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    9．物质的结构决定物质的性质．请回答下列涉及物质结构和性质的问题：
    （1）第二周期中，元素的第一电离能处于B与N之间的元素有3种．
    （2）某元素位于第四周期Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，则其基态原子的价层电子排布式为3d84s2．
    （3）乙烯酮（CH2=C=O）是一种重要的有机中间体，可用CH3COOH在（C2H5O）3P=O存在下加热脱H2O得到．乙烯酮分子中碳原子杂化轨道类型是sp2、sp，1mol（C2H5O）3P=O分子中含有的σ键的数目为25NA．
    （4）已知固态NH3、H2O、HF的氢键键能和结构如图1：
    　物质氢键X-H…Y　键能kJ．mol-1
    　（HF）n　D-H…F　28.1
    　冰　O-H…O　18.8
    　（NH3）n　N-H…N　5.4


    解释H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因单个氢键的键能是（HF）n＞冰＞（NH3）n，而平均每个分子含氢键数：冰中2个，（HF）n和（NH3）n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞（HF）n＞（NH3）n．
    （5）碳化硅的结构与金刚石类似，其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能．碳化硅晶胞结构中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有4个，与碳原子等距离最近的碳原子有12个．已知碳化硅晶
    胞边长为apm，则晶胞图2中1号硅原子和2号碳原子之间的距离为$\frac{\sqrt{11}a}{4}$pm，碳化硅的密度为$\frac{1.6×1{0}^{32}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm3．

    分析 （1）同周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势，但ⅡA族、VA族分别为全满、半满的稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的；
    （2）某元素位于第四周期Ⅷ族，碳原子的电子排布为1s22s22p2，未成对电子数为2，则该元素原子未对电子数为2；
    （3）乙烯酮分子中2个碳原子均没有孤对电子，碳原子的杂化轨道数目为3、2；单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键，C2H5O）3P=O分子中含有25个σ键；
    （4）平均每个分子含氢键数：冰中2个，（HF）n和（NH3）n只有1个，结合气化要克服的氢键的总键能分析；
    （5）根据均摊法计算晶胞中Si、C原子数目，每个Si原子周围有4个碳原子，原子配位数与原子数目成反比，可以计算碳原子周围与其距离最近的硅原子数目；
    以顶点C原子研究，与之距离最近的C原子位于面心上，每个顶点原子为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用；
    作过1号Si原子的体对角线、2号碳原子的体对角线，相交于体心O点，与顶点碳原子形成如图所示：，其中B为2号碳原子，C为1号Si原子，1号Si原子与周围的4个C原子形成正四面体，1号Si原子与顶点碳原子连线处于晶胞体对角线上，且距离为体对角线长度的$\frac{1}{4}$，体对角线长度为$\sqrt{3}$a pm，则OA=OB=$\frac{\sqrt{3}}{2}$a pm，故OC=$\frac{\sqrt{3}}{4}$a pm，利用余弦定理计算cos∠AOB的值，再利用余弦定理计算BC的长度，即晶胞图2中1号硅原子和2号碳原子之间的距离；
    结合晶胞中原子数目，表示出晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶体密度．

    解答 解：（1）同周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势，但是由于氮原子的2p轨道处于半充满状态，较稳定，其第一电离能比氧的大，铍原子的2s轨道处于全满状态，铍的第一电离能比硼的大，所以第一电离能介于硼和氮之间的第2周期元素有铍、碳、氧3种，
    故答案为：3；
    （2）某元素位于第四周期Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，即未对电子数为2，该元素价层电子排布式为：3d84s2，
    故答案为：3d84s2；
    （3）乙烯酮分子中2个碳原子均没有孤对电子，碳原子的杂化轨道数目为3、2，碳原子杂化类型为sp2、sp，
    单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键，C2H5O）3P=O分子中含有25个σ键，1mol（C2H5O）3P=O分子中含有的σ键的数目为25NA，
    故答案为：sp2、sp；25NA；
    （4）单个氢键的键能是（HF）n＞冰＞（NH3）n，而平均每个分子含氢键数：冰中2个，（HF）n和（NH3）n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞（HF）n＞（NH3）n，故H2O、HF、NH3沸点依次降低，
    故答案为：单个氢键的键能是（HF）n＞冰＞（NH3）n，而平均每个分子含氢键数：冰中2个，（HF）n和（NH3）n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞（HF）n＞（NH3）n；
    （5）晶胞中Si原子数目为4、C原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，每个Si原子周围有4个碳原子，原子配位数与原子数目成反比，则碳原子配位数也是4，即碳原子周围与其距离最近的硅原子数目为4；
    以顶点C原子研究，与之距离最近的C原子位于面心上，每个顶点原子为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，与碳原子等距离最近的碳原子有$\frac{8×3}{2}$=12个；
    作过1号Si原子的体对角线、2号碳原子的体对角线，相交于体心O点，与顶点碳原子形成如图所示：，其中B为2号碳原子，C为1号Si原子，1号Si原子与周围的4个C原子形成正四面体，1号Si原子与顶点碳原子连线处于晶胞体对角线上，且距离为体对角线长度的$\frac{1}{4}$，体对角线长度为$\sqrt{3}$a pm，则OA=OB=$\frac{\sqrt{3}}{2}$a pm，故OC=$\frac{\sqrt{3}}{4}$a pm，则：
    （$\frac{\sqrt{3}}{2}$a）2+（$\frac{\sqrt{3}}{2}$a）2-2×$\frac{\sqrt{3}}{2}$a×$\frac{\sqrt{3}}{2}$a×cos∠AOB=a2，
    解得cos∠AOB=$\frac{1}{3}$
    故（$\frac{\sqrt{3}}{4}$a）2+（$\frac{\sqrt{3}}{2}$a）2-2×$\frac{\sqrt{3}}{4}$a×$\frac{\sqrt{3}}{2}$a×$\frac{1}{3}$=BC2，
    解得BC=$\frac{\sqrt{11}a}{4}$
    晶胞质量为4×$\frac{28+12}{{N}_{A}}$g，则晶体密度为4×$\frac{28+12}{{N}_{A}}$g÷（a×10-10 cm）3=$\frac{1.6×1{0}^{32}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm3，
    故答案为：4；12；$\frac{\sqrt{11}a}{4}$；$\frac{1.6×1{0}^{32}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$．

    点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电离能、杂化轨道、化学键、氢键、晶胞计算等，（4）（5）为易错点、难点，侧重考查学生分析计算能力，难度较大．

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    9．5种固体物质A、B、C、D、E由表中不同的阴阳离子组成，它们均易溶于水．
    阳离子Na+Al3+Fe3+Cu2+Ba2+
    阴离子OH-Cl-CO32-NO3-SO42-
    分别取它们的水溶液进行实验，结果如下：
    ①A溶液与C溶液混合后产生蓝色沉淀，向该沉淀中加入足量稀HNO3，沉淀部分溶解，剩余白色固体；
    ②B溶液与E溶液混合后产生红褐色沉淀，同时产生大量气体；
    ③少量C溶液与D溶液混合后产生白色沉淀，过量C溶液与D溶液混合后无现象；
    ④B溶液与D溶液混合后无现象；
    ⑤将38.4g Cu片投入装有足量D溶液的试管中，Cu片不溶解，再滴加1.6mol•L-1稀H2SO4，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现．
    （1）据此推断A、C的化学式为：ACuSO4；CBa（OH）2．
    （2）写出步骤②中发生反应的离子方程式2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe（OH）3↓+3CO2↑．
    （3）D溶液中滴入石蕊试液，现象是溶液由无色变成红色，原因是Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+（用离子方程式说明）．
    （4）步骤⑤中若要将Cu片完全溶解，至少加入稀H2SO4的体积是500mL．

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    科目：高中化学 来源： 题型：推断题

    10．有A、B、C、D四种有机物，均由碳、氢、氧三种元素组成．A、B的实验式相同，B、C互为同分异构体，D在一定条件下可以转化为B、C．常温常压下，A是气体，B、C、D是固体，四种物质均易溶于水，A、B可发生银镜反应，B的相对分子质量是A的6倍．
    （1）写出有机物的名称：A甲醛、C果糖、D蔗糖．
    （2）B的结构简式为HOCH2（CHOH）4CHO．
    （3）写出D的一种同分异构体发生水解反应的化学方程式：C12H22O11（麦芽糖）+H2O$\stackrel{催化剂}{→}$2C6H12O6（葡萄糖）．

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    科目：高中化学 来源： 题型：填空题

    17．按要求完成下列热化学方程式
    （1）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：
    ①CH3OH（g）+H2O（g）═CO2（g）+3H2（g）△H1=+49.0kJ/mol
    ②CH3OH（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）+2H2（g）△H2=-192.9kJ/mol
    又知③H2O（g）═H2O（l）△H3=-44kJ/mol
    则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式CH3OH（g）+$\frac{3}{2}$O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-764.7kJ/mol
    （2）CuCl（s）与O2反应生成CuCl2（s）和一种黑色固体．在25℃、101kPa下，已知该反应每消耗1mol CuCl（s），放出44.4kJ的热量，该反应的热化学方程式是4CuCl（s）+O2（g）=2CuCl2（s）+2CuO（s）△H=-177.6kJ/mol．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    4．T℃时，A气体与B气体反应生成C气体，反应过程中A、B、C浓度变化如图（Ⅰ）所示，若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，B的体积分数与时间的关系如图（Ⅱ）所示．

    根据以上条件，回答下列问题：
    （1）A与B反应生成C的化学方程式为A（g）+3B（g）?2C（g），正反应为放热（填“吸热”或“放热”）反应．
    （2）在密闭容器中，加入2mol A和6mol B．
    ①当反应达到平衡时，A和B的浓度比是1：3；A和B的转化率之比是7：15．
    ②升高平衡体系的温度（保持体积不变），混合气体的平均相对分子质量变小．（填“变大”、“变小”或“不变”）
    ③当达到平衡时，充入氩气，并保持压强不变，平衡将逆向（填“正向”、“逆向”或“不”）移动．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    14．蛋白质中含有C、H、O、N、S等元素，食物中的铁主要以三价铁与蛋白质和羧酸结合成络合物的形式存在．
    （1）在蛋白质中涉及的氮、氧元素电负性由小到大的顺序是N＜O；基态硫原子的价电子排布式为3s23p4．
    （2）KSCN是检验Fe3+的试剂之一，与SCN-互为等电子体的一种分子为CO2或N2O等（填化学式）．1mol CN-中含有的π键的数目为2×6.02×1023．
    （3）蛋白质分子中氨基（-NH2）氮原子的轨道杂化类型是sp3；血液中有一种含铜的呈蓝色的蛋白质分子，与Cu同周期且最外层电子数相等的元素还有K、Cr（填元素符号）．
    （4）铜晶体为面心立方最密堆积，即在晶体结构中可以分割出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个面上，已知铜的原子半径为127.8pm，列式计算晶体铜的密度：ρ=$\frac{4×64}{{N}_{A}（2\sqrt{2}×127.8×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm-3（列出计算式即可）．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    1．锗是重要的半导体材料，应用于航空航天测控、光纤通讯等领域．一种提纯二氧化锗粗品（主要含GeO2、As2O3），）的工艺如下：
    已知：①“缄浸”过程中的反应为：
    Ge02+2NaOH═Na2GeO3+H20    As203+2NaOH═2NaAs02+H20
    ②“蒸馏”过程中的反应为：Na2Ge03+6HCL═2NaCL+GeCL4+3H20
    ③GeCL4的熔点为-49.5℃，AsCL3与GeCL4的沸点分别为130.2℃、84℃．
    （1）锗的原子序数为32，锗在元素周期表中的位置为第四 周期IVA 族．
    （2）“氧化除砷”的过程是将NaAs03氧化为Na3As04，其反应方程为3NaAsO2+NaClO3+6NaOH=3Na3AsO4+NaCl+3H2O．
    （3）传统的提纯方法是将粗品直接加入盐酸中蒸馏，其缺点是馏出物中将会含有AsCl3，降低了产品纯度．
    （4）工业上与蒸馏操作相关的设备有AC（填正确答案编号）．
    A．蒸馏釜   B．离心萃取机    C．冷凝塔  D．加压过滤机
    （5）“水解”操作时发生的化学反应反应方程为GeCl4+（n+2）H2O=GeO2•nH2O↓+4HCl，“水解”操作时保持较低温度有利于提高产率，其最可能的原因是该水解反应为放热反应，温度较低时反应平衡常数较大，反应物平衡转化率更高；或温度高时GeCl4易挥发降低产率 （答一条即可）．
    （6）若1.00吨二氧化锗粗品（含杂质30.0%）经提纯得0.745吨的高纯二氧化锗产品，则杂质脱除率为85%．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    18．在一密闭容器中发生反应N2+3H2?2NH3，△H＜0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图1所示：

    回答下列问题：
    （1）处于平衡状态的时间段是ACDF（填选项）．
    A．t0～t1　　　 B．t1～t2　　　 C．t2～t3
    D．t3～t4　　　 E．t4～t5　　　 F．t5～t6
    （2）t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件是：t1时刻C；t3时刻E；t4时刻B．（填选项）．
    A．增大压强       B．减小压强       C．升高温度
    D．降低温度       E．加催化剂       F．充入氮气
    （3）依据（2）中结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是A（填选项）．
    A．t0～t1     B．t2～t3             C．t3～t4  D．t5～t6
    （4）一定条件下，合成氨反应达到平衡时，若将密闭容器体积缩小一半，则对反应产生的影响是D（填选项）．
    A．正反应速率减小，逆反应速率增大    B．正反应速率增大，逆反应速率减小
    C．正、逆反应速率都减小      D．正、逆反应速率都增大
    （5）如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图2中画出反应速率的变化曲线．

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    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    19．有4种碳架如下的烃，下列说法错误的是（　　）
    A．a和d是同分异构体B．b和c是同系物
    C．可以用酸性高锰酸钾溶液区分a和cD．只有b和c能发生取代反应

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