(4)根据题干信息可知该无氧酸盐为氯化钾,再根据化合价变化判断另一种无氧酸盐,最后根据化合价升降相等配平即可;
Ⅱ.甲加热至完全分解,只得到一种短周期元素的金属单质和H2,说明甲是金属氢化物,甲与水反应也能产生H2,同时还产生一种白色沉淀物, 该白色沉淀可溶于NaOH溶液,说明含有铝元素;化合物乙在催化剂存在下可分解得到H2和另一种单质气体丙,则乙是非金属气态氢化物,丙在标准状态下的密度1.25 g/L,则单质丙的摩尔质量M=1.25 g/L×22.4 L/mol=28 g/mol,丙为氮气,乙为氨气。 【详解】 (1)
a.同周期的元素从左到右,原子半径依次减小,金属元素形成的阳离子半径比非金属元素形成阴离子半径小,如r(Na+)<r(Cl-),故a错误;
b. 同周期的元素从左到右,金属性减弱,非金属性增强,故b正确;
c. 同周期的元素从左到右,最高价氧化物对应的水化物碱性减弱,酸性增强,故c错误; d.单质的熔点可能升高,如钠的熔点比镁的熔点低,故d错误。选b。
(2)第三周期的元素,次外层电子数是8,最外层电子数与次外层电子数相同的元素为氩;元素金属性越强,简单阳离子的氧化性越弱,所以第三周期元素氧化性最弱的简单阳离子是Na+;
(3)浓硫酸是酸性干燥剂,具有强氧化性,不能用浓硫酸干燥NH3、HI;P2O5是酸性氧化物,是非氧化性干燥剂,不能干燥NH3;所以不能用浓硫酸干燥,可用P2O5干燥的是HI,选b;
(4)若不加催化剂,400℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴阳离子个数比为1:1,则该无氧酸为KCl,KCl中氯元素化合价为-1,说明氯酸钾中氯元素化合价降低,则另一种含氧酸盐中氯元素化合价会升高,由于氯酸钾中氯元素化合价为+5,则氯元素化合价升高只能被氧化成高氯酸钾,根据氧化还原反应中化合价升降相等配平该反应为:4KClO3=400 ℃ KCl+3KClO4。
(5)根据以上分析,甲是铝的氢化物,Al为+3价、H为-1价,化学式是AlH3;乙为氨气,氨气的电子式是
。
(6) AlH3与水反应生成氢氧化铝和氢气,反应的化学方程式是2AlH3+6H2O═2Al(OH)3+6H2↑。 (7) AlH3中含-1价H,NH3中含+1价H,可发生氧化还原反应产生H2。 四、综合题(本题包括2个小题,共20分)
18.铝的利用成为人们研究的热点,是新型电池研发中重要的材料。 (1)通过以下反应制备金属铝。
mol-1 反应1:Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)===3AlCl(g)+3CO(g);ΔH1=akJ·mol-1 反应2:Al2O3(s)+3C(s)===2Al(l)+3CO(g);ΔH2=bkJ·反应3:3AlCl(g)===2Al(l)+AlCl3(g);ΔH3 mol-1。 ①反应3的ΔH3=_______kJ·
②950℃时,铝土矿与足量的焦炭和Cl2反应可制得AlCl3。该反应的化学方程式是_______。 (2)在高温条件下进行反应:2Al(l)+AlCl3(g)噲垐??3AlCl(g)。
①向图1所示的等容积A、B密闭容器中加入足量的Al粉,再分别充入1 mol AlCl3(g),在相同的高温下进行反应。图2表示A容器内的AlCl3(g)体积分数随时间的变化图,在图2中画出B容器内AlCl3(g)体积分数随时间的变化曲线。__________
3AlCl(g)=2Al(l)+AlCl3(g)。②1100℃时,向2 L密闭容器中通入3 mol AlCl(g),发生反应:已知该温度下AlCl(g)的平衡转化率为80%,则该反应的平衡常数K=________。
③加入3molAlCl(g),在不同压强下发生反应,温度对产率的影响如图3所示。此反应选择温度为900℃的原因是_______________。
(3)用铝制作的快速放电铝离子二次电池的原理如图4所示。 ①该电池充电时,阴极的电极反应式为_____。
②AlCl3和NaCl的熔融盐常用于镀铝电解池,电镀时AlCl4-和Al2Cl7-两种离子在电极上相互转化,其他离子不参与电极反应。NaCl的作用是_____。
【答案】b-a Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO
400 900℃时,产率已经27较高,升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低 4Al2Cl7-+3e-===Al+7AlCl4- 生成AlCl4-和Al2Cl7-增强导电性 【解析】 【详解】
mol-1 (1)①已知反应①:Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)=3AlCl(g)+3CO(g);ΔH1=akJ·mol-1 反应②:Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g);ΔH2=bkJ·反应③:3AlCl(g)=2Al(l)+AlCl3(g);ΔH3
mol-1- akJ·mol-1= (b-a) 根据盖斯定律,由②-①得反应③3AlCl(g)=2Al(l)+AlCl3(g) ΔH3=ΔH2-ΔH1= bkJ·kJ·mol-1;
②950℃时,铝土矿与足量的焦炭和Cl2反应可制得AlCl3,同时高温条件下生成一氧化碳,反应的化学方程式是Al2O3+3C+3Cl2
2AlCl3+3CO;
(2)①向图1所示的等容积A、B密闭容器中加入足量的Al粉,再分别充入1 mol AlCl3(g),在相同的高温下进行反应。图2表示A容器内的AlCl3(g)体积分数随时间的变化图,B容器内体积可变,正反应为气体体积增大的反应,随着反应的进行气体总量增大,相对于容器A则容器B压强减小,反应速率减慢且平衡向气体体积增大的正反应方向移动,平衡时AlCl3(g)的体积分数减小,在图2中画出B容器内AlCl3(g)体
积分数随时间的变化曲线如下:;
3AlCl(g)=2Al(l)+AlCl3(g)。②1100℃时,向2 L密闭容器中通入3 mol AlCl(g),发生反应:已知该温度下AlCl(g)的平衡转化率为80%,根据三段式有:
3AlCl(g)=2Al(l)+AlCl3(g)。
开始时浓度(mol/L)1.5 0 改变的浓度(mol/L)1.2 0.4 平衡时浓度(mol/L)0.3 0.4 则该反应的平衡常数K=
c?AlCl3?c3?AlCl??0.4400?; 30.327③加入3molAlCl(g),在不同压强下发生反应,温度对产率的影响如图3所示。反应选择温度为900℃的原因是900℃时,产率已经较高,升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低;
-
(3)①电池充电时,阴极上Al2Cl7-得电子产生铝和AlCl4-,电极反应式为4Al2Cl7-+3e===Al+7AlCl4-;
②AlCl3和NaCl的熔融盐常用于镀铝电解池,电镀时AlCl4-和Al2Cl7-两种离子在电极上相互转化,NaCl的作用是生成AlCl4-和Al2Cl7-增强导电性,其他离子不参与电极反应。
19.现有A、B、C、D、E、F 原子序数依次增大的六种元素,它们位于元素周期表的前四周期。B元素含有3 个能级,且毎个能级所含的电子数相同;D的原子核外有8个运动状态不同的电子,E元素与F元素处于同一周期相邻的族,它们的原子序数相差3,且E元素的基态原子有4个未成对电子。请回答下列问题:
(1)请写出D基态的价层电子排布图:_____。 (2)下列说法正确的是_____。
A.二氧化硅的相对分子质量比二氧化碳大,所以沸点SiO2>CO2 B.电负性顺序:C<N<O<F
C.N2与CO为等电子体,结构相似,化学性质相似 D.稳定性:H2O>H2S,原因是水分子间存在氢键
(3)某化合物与F(Ⅰ)(Ⅰ表示化合价为+1)结合形成如图所示的离子,该离子中碳原子的杂化方式是
______。
(4)己知(BC)2是直线性分子,并有对称性,且分子中每个原子最外层都达到8电子稳定结构,则(BC)2中σ键和π键的个数比为______。
(5)C元素最高价含氧酸与硫酸酸性强度相近,原因是______。
(6)Fe3O4晶体中,O2-的重复排列方式如图所示,该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O2-围成的正四面体空隙和3、6、7、8、9、12的O2-围成的正八面体空隙。Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中,另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中,则Fe3O4晶体中,正四面体空隙数与O2-数之比为_____,有_____%的正八面体空隙没有填充阳离子。Fe3O4晶胞中有8个图示结构单元,晶体密度为5.18g/cm3,则该晶胞参数a=______pm。(写出计算表达式)
【答案】
B sp 2、sp 3 3:4 HNO3的非羟基氧个数与H2SO4的非羟基
氧个数相同,所以酸性强度相近 2∶1 50% 【解析】 【分析】
38?23210 ?10235.18?6.02?10A、B、C、D、E、F原子序数依次增大的六种元素,均位于元素周期表的前四周期,B元素含有3个能级,且每个能级所含的电子数相同,核外电子排布为1s22s22p2,故B为碳元素;D的原子核外有8个运动状态不同的电子,则D为O元素;C的原子序数介于碳、氧之间,故C为N元素;E元素与F元素处于同一周期相邻的族,它们的原序数相差3,二者只能处于第四周期,且E元素的基态原子有4个未成对电子,外围电子排布为3d64s2,则E为Fe,F为Cu,(3)中C(氮元素)与A形成的气体x,则A为H元素,形成的x为NH3,据此解答本题。 【详解】
(1)(1)D为O元素,价电子排布为2s22p4,基态的价层电子排布图为:
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