精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
9.太阳能的开发利用在新能源研究中占据重要地位.单晶硅太阳能电池片在加工时,一般掺杂微量的铜、硼、镓、硒等.
请回答:
(1)基态Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9;已知高温下Cu20比Cu0更稳定,试从铜原子核外电子结构角度解释其原因亚铜离子价电子排布式为3d10,亚铜离子核外电子处于稳定的全充满状态.
(2)铜与类卤素(CN)2、(SCN)2反应生成Cu( CN)2、Cu( SCN)2.已知(CN)2分子中各原子最外层均为8电子稳定结构,则l mol (CN)2中含有π键的数目为4NA
类卤素( SCN)2对应的酸有两种,理论上硫氰酸(H-S-C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H-N=C=S)的沸点,其原因为异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸不能.
(3)氮化硼(BN)晶体有多种结构.六方氮化硼是通常存在的稳定结构,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂;立方氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性.它们的晶体结构如图所示.

①关于两种晶体,下列说法正确的是bc(填选项字母).
a.立方氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大
b.六方氮化硼层间作用力小,所以质地软
c.两种晶体中的B-N键均为共价键
d.两种晶体均为分子晶体
②立方氮化硼晶体中,硼原子的杂化轨道类型为sp3
③立方氮化硼晶胞边长为acm,则其密度为$\frac{100}{{a}^{3}N{\;}_{A}}$g/cm3(用含a的代数式表示).
④如图1是金刚石的晶胞图和投影图,图2是立方氮化硼晶胞的投影图,请在图2中圆球上涂“●”和画“×”分别标明B与N的相对位置.

分析 (1)Cu是29号元素,其原子核外有29个电子,Cu原子失去一个4s电子、一个3d电子生成二价铜离子,根据构造原理书写二价基态铜离子的电子排布式;原子轨道中电子处于半满、全满、全空时最稳定;
(2)铜与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,SCN分子中硫原子形成两个共用电子对、C原子形成四个共用电子对、N原子形成三个共用电子对;能形成分子间氢键的物质熔沸点较高,异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸不能形成分子间氢键;
(3)①a.立方相氮化硼中N原子与B原子之间形成单键;
b.六方相氮化硼层间作用力为范德华力;
c.两种晶体中的B-N键均为共价键;
d.立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性,属于原子晶体;
②立方相氮化硼晶体中,硼原子形成4个σ键、没有孤电子对;
③立方氮化硼中,晶胞边长为a pm=a×10-10cm,晶胞体积V=(a×10-10cm)3,该晶胞中N原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、B原子个数为4,根据ρ=$\frac{m}{V}$计算密度;
④如图是立方氮化硼晶胞沿z轴的投影图,每个N原子被4个B原子共用、每个B原子被4个N原子共用.

解答 解:(1)Cu是29号元素,其原子核外有29个电子,Cu原子失去一个4s电子、一个3d电子生成二价铜离子,根据构造原理书写二价铜离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9;原子轨道中电子处于半满、全满、全空时最稳定,二价铜离子价电子排布式为3d9、亚铜离子价电子排布式为3d10,亚铜离子核外电子处于稳定的全充满状态,所以较稳定,
故答案为:1s22s22p63s23p63d9;亚铜离子价电子排布式为3d10,亚铜离子核外电子处于稳定的全充满状态;
(2)铜与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,SCN分子中硫原子形成两个共用电子对、C原子形成四个共用电子对、N原子形成三个共用电子对,( SCN)2结构式为N≡C-S-S-C≡N,每个分子中含有4个π键,则1mol(SCN)2中含有π键的数目为4NA;能形成分子间氢键的物质熔沸点较高,异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸不能形成分子间氢键,所以异硫氰酸熔沸点高于硫氰酸,
故答案为:4NA;异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸不能;
(3)①a.立方相氮化硼中N原子与B原子之间形成单键,不含π键,属于原子晶体,所以硬度大,故a错误
b.六方相氮化硼层间作用力为范德华力,所以质地软,故b正确;
c.两种晶体中的B-N键均为共价键,故c正确;
d.立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性,属于原子晶体,故d错误,
故选:bc;
②立方相氮化硼晶体中,硼原子形成4个σ键、没有孤电子对,杂化轨道数目为4,采取sp3杂化,
故答案为:sp3
③立方氮化硼中,晶胞边长为a cm,晶胞体积V=(acm)3,该晶胞中N原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、B原子个数为4,立方氮化硼的密度=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{V}$=$\frac{4×25}{NA×a{\;}^{3}}$g/cm3=$\frac{100}{{a}^{3}N{\;}_{A}}$g/cm3
故答案为:$\frac{100}{{a}^{3}N{\;}_{A}}$;
④如图是立方氮化硼晶胞沿z轴的投影图,每个N原子被4个B原子共用、每个B原子被4个N原子共用,所以其图为
故答案为:

点评 本题考查物质结构和性质,为高频考点,侧重考查学生空间想象能力及计算能力,涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、配位键及氢键、原子核外电子排布等知识点,注意采用三视图确定N原子和B原子位置关系,题目难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

19.三硫化四磷用于制造火柴及火柴盒摩擦面,分子结构如图所示.下列有关三硫化四磷的说法中正确的是(  )
A.该物质中磷元素的化合价为+3
B.该物质分子中不含非极性共价键
C.该物质的熔、沸点比P4
D.该物质22 g含硫原子的数目约为1.806×1023

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

20.在我们的日常生活中出现了“加碘食盐”“高钙牛奶”“含氟牙膏”等商品.这里的碘、钙、氟指的是(  )
A.元素B.单质C.分子D.原子

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

17.铜及其化合物在工业上有许多用途.回答下列问题:
(1)某工厂以辉铜矿(主要成分为Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备不溶于水的碱式碳酸铜的流程如下:

①浸取反应中氧化剂的化学式为MnO2;滤渣Ⅰ的成分为MnO2和S、SiO2(写化学式)
②“除铁”这一步反应在25℃进行,加入的试剂A为CuO、Cu(OH)2,若加A后溶液的PH调为4,溶液中Fe3+离子浓度为4.0×10-8 mol/L.(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38
③“沉锰”(除Mn2+)过程中反应的离子方程式Mn2++HCO3-+NH3•H2O=MnCO3↓+NH4++H2O.
④滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是(NH42SO4(写化学式).
(2)某实验小组同学用电化学原理模拟湿法炼铜,进行了一系列探究活动.
①如图1为某实验小组设计的原电池装置,盐桥内装载的是足量用饱和氯化钾溶液浸泡的琼脂,反应前电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差25.8g,则导线中通过了0.4mol电子,若不考虑甲、乙两池电解质溶液中的离子向盐桥中移动,则乙池电解质溶液的质量与实验前的电解质溶液的质量差△m=12.8g

②其他条件不变,若将盐桥换成光亮的U形弯铜丝浸入甲池与乙池,如图2所示,电流计指针偏转方向与先前一样,但偏转角度明显减小.一段时间后,乙池石墨棒浸入液面以下部分也析出了一层紫红色固体,则甲池铜丝附近溶液的pH增大(填“减小”、“增大”或“不变”),乙池中石墨为阴极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.某合成气的主要成分是一氧化碳和氢气,可用于合成甲醚等清洁燃料.由天然气获得该合成气过程中可能发生的反应有:
①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H1=+206.1kJ•mol-1
②CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H2=+247.3kJ•mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3
请回答下列问题:
(1)在一密闭容器中进行反应①,测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示.

反应进行的前5min内,v(H2)=0.3mol/(L•min);10min时,改变的外界条件可能是升高温度.反应①平衡常数表达式为$\frac{c(CO)•c({H}_{2})^{3}}{c(C{H}_{4})•c({H}_{2}O)}$.
(2)如图2所示,在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2,使甲、乙两容器初始容积相等.在相同温度下发生反应②,并维持反应过程中温度不变.已知甲容器中CH4的转化率随时间的变化如图3所示,请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图象.
(3)反应③中△H3=-41.2kJ/mol.800℃时,反应③的平衡常数K=1,测得该温度下密闭容器中某时刻各物质的物质的量见表:
COH2OCO2H2
0.5mol8.5mol2.0mol2.0mol
此时反应③中正、逆反应速率的关系式是a(填代号).
a.v>v  b.v<vc.v=v  d.无法判断.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.核反应堆中存在三种具有放射性的微粒${\;}_{94}^{238}$X、${\;}_{94}^{240}$Y、${\;}_{92}^{238}$Z,下列说法正确的是(  )
A.${\;}_{94}^{238}$X与${\;}_{94}^{240}$Y互为同素异形体
B.${\;}_{94}^{238}$X与${\;}_{92}^{238}$Z互为同素异形体
C.${\;}_{94}^{240}$Y与${\;}_{92}^{238}$Z具有相同中子数
D.${\;}_{94}^{238}$X与${\;}_{92}^{238}$Z具有相同化学性质

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

1.下列颜色变化与氧化还原反应无关的是(  )
A.长期放置的苯酚晶体变红B.硝酸银晶体光照后变黑
C.氢氧化亚铁变灰绿再变红褐D.二氧化碳气体冷却后变淡

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

18.下列有关叙述中正碗的是(  )
A.常温下,pH=4.3 的 CH3COOH与 CH3COONa 混合溶液中 tc(Na+)<c(CH3COO-
B.NaCl溶液和CH3COONH4,溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同
C.相同温度下,若Ksp(AgCL)>KspCAg2CrCO4),则 AgCl的溶解度大于Ag2CrCO4
D.向冰醣酸加少就水稀释,$\frac{c(C{H}_{3}COOH)}{{c}^{2}({H}^{+})}$增大

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

19.甲醇是一种重要的可再生能源.
(1)已知2CH4(g)+O2(g)═2CO(g)+4H2(g)△H=a kJ•mol-1
CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H=b kJ•mol-1
试写出由CH4和O2制取甲醇的热化学方程式2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)△H=(a+2b)kJ/mol.
(2)还可通过下列反应制甲醇:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g).甲图是反应时CO和CH3OH(g)的浓度随时间的变化情况.从反应开始到达平衡,用H2表示反应速率υ(H2)=0.15mol/(L•min).

(3)在一容积可变的密闭容器中充入10mol CO和20mol H2,CO的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如乙图所示.
①下列说法能判断该反应达到化学平衡状态的是BD(填字母).
A.H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍
B.H2的体积分数不再改变
C.体系中H2的转化率和CO的转化率相等
D.体系中气体的平均摩尔质量不再改变
②比较A、B两点压强大小PA<PB(填“>、<、=”).
③若达到化学平衡状态A时,容器的体积为20L.如果反应开始时仍充入10molCO和20molH2,则在平衡状态B时容器的体积V(B)=4L.
(4)以甲醇为燃料,氧气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池(电极材料为惰性电极).
①若KOH溶液足量,则写出电池负极反应式2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O.
②若电解质溶液中KOH的物质的量为0.8mol,当有0.5mol甲醇参与反应时,电解质溶液中各种离子的物质的量浓度由大到小的顺序是C(K+)>C(CO32-)>C(HCO3-)>C(OH-)>C(H+).

查看答案和解析>>

同步练习册答案