【题目】【化学选修3：物质结构与性质】（15分）
A、B、C、D四种元素的原子序数依次增大，A的一种原子不含有中子，B原子p轨道有三个未成对电子，C是非金属元素且s轨道上的电子总数等于p轨道上的电子总数，D的原子序数为29。回答下列问题：
（1）D的基态电子排布式为___________________________。
（2）A、B、C元素的第一电离能由大到小的顺序为________________(填元素符号)。
（3）A和B能形成两种常见的化合物BA3和B2A4，试比较两者的沸点的高低：________________（用化学式表示），说明原因：_________________________________。
（4）A和C形成的一种化合物为常见的液态物质，但该物质由液体形成固体后密度却减小。试解释原因：___________________________________。
（5）A、B、C、D四种元素可以形成一种原子个数比为12：6：6：1的配合物，请写出该化合物的化学式：____，其中B原子的杂化类型为________________。
（6）D晶体的堆积类型为_________，其空间利用率为______________(请计算出准确值，可用根式表示)。
【答案】（1）3d104s1(1分)；（2）N>O>H(1分)；
（3）N2H4>NH3(1分)；二者同属于分子晶体，分子间可以形成氢键，但是N2H4的相对分子质量更大，形成的氢键数更多，故沸点更高(2分)；
（4）H2O在形成晶体时由于氢键的作用使分子之间的距离变大，空间利用率减小，所以密度减小(2分)；
（5）[Cu(NH3)4](NO3)2(2分)；sp2、sp3(2分)；（6）面心立方最密堆积(2分)；
(或74%)(2分)。
【解析】
试题分析：A、B、C、D四种元素的原子序数依次增大，A的一种原子不含有中子，则A是H元素；B原子p轨道有三个未成对电子，则B是N元素；C是非金属元素且s轨道上的电子总数等于p轨道上的电子总数，则C是O元素；D的原子序数为29，D是Cu元素。（1）D是Cu元素，其基态电子排布式为3d104s1；（2） 一般情况下同一周期的元素，元素的非金属性越强，其第一电离能就越大，但由于N原子核外的电子处于其轨道的半充满状态，是稳定状态，失去电子比O还难，所以A、B、C元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>H；（3） A和B能形成两种常见的化合物BA3和B2A4，它们分别是NH3、N2H4，二者都属于分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合，二者也都可以形成氢键，但由于N2H4相对分子质量更大，形成的氢键数目多，使作用力更强，断裂更难，因此其沸点比NH3更高。（4）水形成晶体时水分子之间最大限度地形成氢键，由于氢键有方向性，使得分子间的距离变大，导致空间利用率减小，密度减小；（5）A、B、C、D四种元素可以形成一种原子个数比为12：6：6：1的配合物，该化合物的化学式是：[Cu(NH3)4](NO3)2，其NH3中的N原子采用sp3杂化，NO3-中的N原子采用sp2杂化。（6）Cu晶体的堆积类型为面心立方最密堆积，假设晶胞边长是a，Cu原子半径是r，则4r=
a，一个晶胞中含有Cu原子的数目是8×1/8+6×1/2=4,则晶胞中含有的Cu原子占有的体积是V(原子) 
，晶胞的体积是a3，所以其空间利用率为。
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【题目】A、B、C、D都是中学化学常见的物质，其中A、B、C均含同一种元素。在一定条件下相互转化关系如下图所示（部分产物已略去）。请按要求回答下列问题：
（1）若B、C为氧化物，B转化为C时，质量增加25%，C能够与水反应生成一种强酸，则B
转化为C的化学方程式是_______________________；
（2）若D为某金属单质，向C的溶液中滴加硝酸银溶液，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀，则B 的化学式是_____________；
（3）若D为强电解质溶液，A和C在溶液中反应生成白色沉淀B，则A和C反应的离子方程式是___________________符合条件的D物质可能是___________（填序号）。
①硫酸 ②醋酸 ③氢氧化钠 ④一水合氨 ⑤氯化钡
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【题目】氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如下图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是
A. 该电池工作时电能转化为化学能
B. 该电池中电极a是正极
C. 外电路中电子由电极b通过导线流向电极a
D. 该电池的总反应：2H2+O2=2H2O
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【题目】某可逆反应平衡常数表达式为K
。达到平衡状态时，如果升高温度（其它条件不变），则c（NO）减小。下列说法正确的是( )
A．反应的热化学方程式为
+SO3（g）△H＞0
B．一定条件下达到平衡时，缩小容器体积，增大体系压强，气体颜色加深
C．混合气体的平均摩尔质量保持不变，说明反应已达平衡
D．使用合适的催化剂可使该反应的反应速率和平衡常数增大
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【题目】 (15分)研究证明，高铁酸钾不仅能在饮用水源和废水处理过程中去除污染物，而且不产生任何诱变致癌的产物，具有高度的安全性。湿法制备高铁酸钾是目前最成熟的方法，实验步骤如下：
A．直接用天平称取60.5gFe(NO3)3·9H2O、30.0gNaOH、17.1gKOH。
B．在冰冷却的环境中向NaClO溶液中加入固体NaOH并搅拌，又想其中缓慢少量分批加入Fe(NO3)3·9H2O，并不断搅拌。C．水浴温度控制在20℃，用电磁加热搅拌器搅拌1.5h左右，溶液成紫红色时，即表明有Na2FeO4生成。
D．在继续充分搅拌的情况下，向上述的反应液中加入固体NaOH至饱和。
e.将固体KOH加入到上述溶液中至饱和。保持温度在20℃，并不停的搅拌15min，可见到烧杯壁有黑色沉淀物生成，即K2FeO4.
（1）①步骤b中不断搅拌的目的是_______。②步骤c中发生反应的离子方程式为______。③由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠_______(填“大”或“小”)。
（2） 高铁酸钾是一种理想的水处理剂，与水反应生成O2、Fe(OH)3(胶体)和KOH。① 该反应的离子方程式为______。②高铁酸钾作为水处理剂发挥的作用是_______。③ 在提纯K2FeO4时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用_______。
A．H2O B．稀KOH溶液、异丙醇 C．NH4Cl溶液、异丙醇 D．Fe(NO3)3溶液、异丙醇
（3） 高铁酸钠还可以用电解法制得，其原理可表示为Fe+2NaOH+2H2O
3H2↑+Na2FeO4，则阳极材料是____，电解液为______。
（4）25℃时，Ksp(CaFeO4)=4.536×10-9,若要使100mL1.0×10-3mol/L的K2FeO4溶液中的c(FeO42-)完全沉淀，理论上要加入Ca(OH)2的物质的量为_____mol。
（5）干法制备高铁酸钾的方法是Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成黑色高铁酸钾和KNO2等产物。则该方法中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______。
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【题目】氯气与二氧化硫都有漂白作用，若将等物质的量的这两种气体混合后通入品红和BaCl2的混合溶液中，能观察到的现象是( )
①溶液很快褪色 ②溶液不褪色 ③出现沉淀 ④不出现沉淀
A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ②④
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