(15分)元素周期表第ⅤA族元素包括氮、磷、砷(As)、锑(Sb)等。这些元素无论在研制新型材料,还是在制作传统化肥、农药等方面都发挥了重要的作用。请回答下列问题:
(1)N4分子是一种不稳定的多氮分子,这种物质分解后能产生无毒的氮气并释放出大量能量,能被应用于制造推进剂或炸药。N4是由四个氮原子组成的氮单质,其中氮原子采用的轨道杂化方式为sp3,该分子的空间构型为________,N—N键的键角为________。
(2)基态砷原子的最外层电子排布式为________。
(3)N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为____________(用元素符号表示)。
(4)叠氮化钠(NaN3)用于汽车安全气囊中氮气的发生剂,写出与N3-互为等电子体的分子的化学式________(任写一种即可)。
(5)天然氨基酸的命名常用俗名(根据来源与性质),例如,最初从蚕丝中得到的氨基酸叫丝氨酸[HOCH2CH(NH2)COOH]。判断丝氨酸是否存在手性异构体?________(填“是”或“否”)
(6)砷化镓为第三代半导体,以其为材料制造的灯泡寿命长,耗能少。已知立方砷化镓晶胞的结构如图所示,其晶胞边长为c pm,则密度为_______g·cm-3(用含c的式子表示,设NA为阿伏加德罗常数的值),a位置As原子与b位置As原子之间的距离为________pm(用含c的式子表示)。
【化学-物质结构与性质】 (13分)
A、B、C、D、E五种元素,原子序数依次增大,均位于元素周期表前四周期。已知A原子核外有三个未成对电子;A与B形成的一种化合物常温下是红棕色气体;C单质的熔点在同周期单质中最高;D是前四周期中金属性最强的元素;E元素最高价氧化物对应的水化物是一种不溶于水的蓝色固体。请根据以上信息,回答下列问题:
(1)A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为______(用元素符号表示)。
(2)C的氯化物的熔点比D的氯化物的熔点 (填“高”或“低”),理由是 。
(3)AB2—的VSEPR模型是 ,中心原子的杂化类型是 。
(4)基态D+离子的核外电子排布式是 。
(5)已知B、E能形成晶胞如图所示的两种化合物,化合物的化学式,甲为_______,乙为____________;高温时,甲易转化为乙的原因为__________________。
CO、NO、SO2都是常见的大气污染物,运用化学反应原理知识研究如何利用CO、NO、SO2等污染物有重要意义。
(1)科学家正在研究利用催化技术将NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式如下:
2NO+2CO2CO2+ N2ΔH
已知在密闭容器中充入3molCO和2molNO保持温度和容积不变在一定条件下发生上述反应。
①下列措施中能够增大上述生成氮气反应的速率的是_________(填写序号)。
a.使用高效催化剂 b.充入适量的氦气增大体系压强
c.升高反应温度d.不断将氮气从反应混合物中分离出来
②下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是_______(填序号)。
A.每消耗1molCO的同时消耗1molCO2
B.混合气体的密度保持不变
C.υ正(NO)=υ逆(N2)
D.容器中CO、NO的体积之比保持不变
③氢气的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。A、C两点的平衡常数K(A)_______K(C)(填“>”、“=”或“<”,下同);由图判断ΔH _____0。
(2)某科研小组用SO2为原料制取硫酸。
①利用原电池原理,用SO2、O2和H2O来制备硫酸,该电池用多孔材料作电极,它能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池的负极的电极反应式__________。
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液,然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如右图 所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式____________。
(3)25℃,用100ml0.1mol/L的氢氧化钠溶液吸收SO2。当溶液中c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)时,溶液显____性(填“酸”、“中”或“碱”),溶液中c(HSO3—)=_____mol/L。(已知该温度下H2SO3的电离常数:Ka1=1.0×10-2 mol/L,Ka2=2.0×10-7 mol/L)
H、C、N、Al、S、Cl是常见的六种短周期元素。
(1)Cl-的结构示意图为_____________;
(2)用“>”或“<”填空:
原子半径 |
气态氢化物的稳定性 |
酸性 |
Al____ N |
CH4______NH3 |
H2SO4______HClO4 |
(3)含铝的某种盐常用作净水剂,该物质俗称________,其净水原理是________(用离子方程式表示)
(4)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是公认的高效、广谱安全的杀菌消毒剂。工业上制备ClO2的反应原理为:4HC1(浓)+2NaClO3=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O+2NaCl。上述反应中,产生1molClO2,则被氧化的HC1为_____g。
(5)氢气是一种重要的清洁能源,但储存、运输很不方便。开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。已知NH3中氢原子可被锂原子替代,亚氨基锂(Li2NH)是一种良好的固体储氢材料,其储氢原理可表示为Li2NH+H2=LiNH2+LiH。下列有关说法不正确的是
A.此法储氢和钢瓶储氢的原理相同 B.LiH中的阳离子半径小于阴离子半径
C.Li2NH中N的化合价为-1价 D.该反应中H2既是氧化剂又是还原剂
(6)铝是一种重要的活泼金属,工业上可用于金属的冶炼。若9.0g铝与FeO在一定条件下完全反应放出144.0kJ热量,则Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式为 _。
(16分)汽车尾气中CO、NOx 以及燃煤废弃中的SO2都是大气污染物,对它们的治理具有重要意义。吸收SO2和NO,获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素):
(1)装置Ⅰ中,NaOH溶液吸收SO2也可生成Na2SO3和NaHSO3的混合溶液
①写出NaOH溶液吸收SO2生成等物质的量的Na2SO3和NaHSO3混合溶液时总反应的离子方程式。
②已知混合液pH随:n(
)变化关系如下表:
![]() |
91:9 |
1:1 |
9:91 |
![]() |
8.2 |
7.2 |
6.2 |
当混合液中时,c(Na+)c(HSO3-)+ 2c(SO32-)(填“>”“=”或“<”)
(2)装置Ⅱ中,酸性条件下,NO被Ce4+ 氧化的产物主要是NO3- 、NO2- ,写出只生成NO2-的离子方程式;
(3)装置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+,其原理如下图所示。
①生成的Ce4+从电解槽的(填字母序号)口流出;
②生成S2O42 - 的电极反应式为;
(4)已知进入装置Ⅳ的溶液中,NO2- 的浓度为a g·L- 1 ,要使1m3该溶液中的NO2- 完全转化为NO3-,至少需向装置Ⅳ中通入标准状况下的O2L。(用含a代数式表示)
(13分) A、B、C、D、E、F、G、H是核电荷数依次增大的短周期主族元素。元素A的原子半径是所有元素中最小的。A、E同主族,B、C、D同周期,D、G最外层电子数相等,G的质量数为D的2倍,元素B的一种常见单质可做惰性电极材料,其最高价氧化物甲为常见温室气体。B、D、G的质子数之和等于F、H的质子数之和,I单质是日常生活中用量最大的金属,易被腐蚀或损坏。回答下列问题:
(1)I元素在周期表中的位置。
(2)化合物甲的结构式为。
(3)根据以上信息,下列说法不正确的是______________。
A.A和B能形成多种化合物
B.热稳定性: H2D< H2G
C.元素G的最高价氧化物对应水化物的酸性比H的弱
D.简单离子半径的大小顺序:rD <rE<rFE.沸点:H2D< H2G
F.同温同压下,将a L CA3和b L AH通入水中,若所得溶液的pH=7,则a>b
(4)常温下,相同浓度F、I简单离子的溶液中滴加NaOH溶液,F、I两元素先后沉淀,F (OH)n完全沉淀的pH是4.7,I (OH)n完全沉淀的pH是2.8,则ksp较大的是:(填化学式)
(5)若在H与I组成的某种化合物的溶液乙中,加入铜片,溶液会慢慢变为蓝色,依据产生该现象的反应原理,所设计的原电池如图所示,其反应中正极电极反应式为。
(6)若用石墨电极电解含有0.04 mol CuGD4和0.04 mol EH的混合溶液400 mL,当阳极产生的气体784 mL(标况)时,溶液的pH=(假设电解后溶液体积不变)。