高中化学金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系试题

(14分) A、B、C、D、E、F六种短周期元素，其原子序数依次增大，其中B与C同周期，D与E和F同周期，A与D同主族，C与F同主族，C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍，B元素的最高正价和最低负价之和为2。又知六种元素所形成的常见单质在常温常压下有三种是气体，三种是固体。请回答下列问题：
（1）C、D、F三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序是            (用离子符号表示)。
（2）由A、B两种元素以原子个数比5∶1形成离子化合物X，X的电子式为             。
（3）由A、B元素形成的化合物B₂A₄可以与O₂、KOH溶液形成原电池，该原电池负极的电极反应式为                                  。
（4）若E是金属元素，其单质与氧化铁反应常用于焊接钢轨，请写出该反应的化学方程式：         。
（5）由A、C、D、F四种元素形成的化合物Y(DAFC₃)（已知A₂FC₃的Ka₁＝1.3×10^-2、Ka₂＝6.3×10^-8），则Y溶液中各离子浓度由大到小的顺序为                           ；室温下，向Y溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c(AFC₃^-)＝c(FC₃^2-)，则此时溶液呈       (填“酸性”、“碱性”或“中性”)。
（6）A 和B 形成的某种氯化物BA₂Cl 可作杀菌剂，其原理为BA₂Cl 遇水反应生成一种具有强氧化性的含氧酸，写出BA₂Cl 与水反应的化学方程式：__________________________。

(8分)元素X、Y、Z、E、M、N均为短周期主族元素，且原子序数依次增大。已知Y元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4，M元素与 Y元素能形成化合物MY₂和化合物MY₃，化合物MY₂中两种元素质量分数相同；N^－、Z^＋、X^＋的半径逐渐减小；化合物XN在常温下为气体，E、Z、N的最高价氧化物的水化物两两能反应，回答下列问题：
（1）写出Z最高价氧化物的水化物的电子式____________________。
（2）两个体积相等的恒容容器，甲容器通入1 mol MY₂和1 mol Y₂单质，乙容器通入1 mol MY₃和0．5 mol Y₂单质，发生反应：2 MY₂ (g) + Y₂(g) 2 MY₃(g)  △H＜0，甲、乙起始反应温度相同，两容器均和外界无热量交换，平衡时，甲中MY₂的转化率为a，乙中MY₃的分解率为b，则
①a、b的关系为a+b   1（填“﹤”、“﹥”或“＝”)。
②该条件下容器甲反应达平衡状态的依据是（填序号）         。

A．v正(Y2)＝2v逆(MY3)

B．混合气体的密度不变

C．c(MY2)＝c(MY3)

D．混合气体的总物质的量不变

E．容器内温度不变             
F．MY₂和Y₂的质量比不变
（3）2．7克单质E与100ml 2mol/L Z的最高价氧化物的水化物充分反应，向反应后的溶液中滴入2 mol/L XN的溶液V mL，当溶液中产生3．9克沉淀时，求此时V的值            

(16分)已知X、Y、Z、M、G、Q是六种短周期元素，原子序数依次增大。X、Z、Q的单质在常温下呈气态；Y的原子最外层电子数是其电子层数的2倍；X与M同主族；Z的气态氢化物能与其最高价氧化物的水化物反应，G是地壳中含量最高的金属元素。
请回答下列问题：
（1）Y、Z、M、G四种元素原子半径由大到小的顺序是(写元素符号)          。
（2）Z在元素周期表中的位置为             。
（3）上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是(写化学式)              。
（4）常温下，不能与G的单质发生反应的是(填序号)            。
a．CuSO₄溶液      b．Fe₂O₃      c．浓硫酸     d．NaOH溶液    e．Na₂CO₃固体
（5）已知化合物C含有下述元素中的某一种元素

①若D是一种强酸，则C与水反应的化学方程式为                              。
有人认为“浓H₂SO₄可以干燥气体C”，某同学为了验证该观点是否正确，用如图装置进行实验．分液漏斗中应加入       ，打开分液漏斗进行实验，过程中，浓H₂SO₄中未发现有气体逸出，且变为红棕色，则你得出的解释和结论是           。

②若D是一种常见的强碱，则C与水反应的离子方程式为                。

（I）阅读下面信息，推断元素，按要求回答问题：

信息	问题
①短周期元素X、Y、Z、W，原子序数依次增大， 最外层电子数均不少于最内层电子数	⑴仅针对信息①，X一定不是 A．氢  B.碳C．氧 D．硫
②一定条件下，上述四种元素的单质均能与足量的氧气反应，生成的氧化物有两种能溶于稀硫酸，三种能溶于浓NaOH，氧化物的相对式量都大于26	⑵这四种元素含有铝元素吗?                        。
③上述四中元素的单质的混合物，加入足量的盐 酸溶液，固体部分溶解，过滤，向滤液中加入过 量的烧碱溶液，最终溶液中有白色沉淀	⑶白色沉淀的化学式为    。
④在W的最价氧化对应的水化合的含氧酸钠盐溶液中，加过量的盐酸能生成白色沉淀。	⑷生成白色沉淀的离子方程式为                         。
⑤X与W同主族	⑸X的最高价氧化物的电子式为      。

（II）已探明我国锰矿储量占世界第三位，但富矿仅占6.4%，每年尚需进口大量锰矿石。有人设计了把我国的贫菱锰矿（MnCO₃含量较低）转化为高品位“菱锰矿砂”（MnCO₃含量高）的绿色工艺。该工艺流程如下图所示：

已知焙烧反应①的化学方程式：（NH₄）₂SO₄＋MnCO₃MnSO₄＋2NH₃↑＋CO₂↑＋H₂O。
（1）写出反应②的离子方程式_______________________________________。
（2）上述工艺流程中，可以循环利用的物质有（NH₄）₂SO₄、____________、__________。从物料平衡角度看，理论上生产过程中_________（填“需要”或者“不需要”）添加（NH₄）₂SO₄。

稀土元素是周期表中Ⅲ B族钪、钇和镧系元素的总称，它们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为+3。其中钇（Y）元素是激光和超导的重要材料。
我国蕴藏着丰富的钇矿石（ Y₂ FeBe₂Si₂O₁₀），以此矿石为原料生产氧化钇（Y₂O₃）的主要流程如下：

已知：
I．有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：

	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe^3+	2．7	3．7
Y^3+	6．0	8．2

   Ⅱ．在周期表中，铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似。
（1）钇矿石（Y₂ FeBe₂Si₂O₁₀）的组成用氧化物的形式可表示为          。
（2）欲从Na₂ SiO₃和Na₂BeO₂的混合溶液中制得Be(OH)₂沉淀。则
①最好选用盐酸、     （填字母代号）两种试剂，再通过必要的实验操作方可实现。
a．NaOH溶液    b．氨水    c．CO₂气    d．HNO₃
②写出Na₂BeO₂与足量盐酸发生反应的离子方程式：               ：必要的实验操作应是                。
（3）为使Fe³⁺沉淀完全，须用氨水调节pH =a，则a应控制在      的范围内；继续加氨
水调节pH =b发生反应的离子方程式为                ，溶液中Fe³⁺完全沉淀的判定标准是                  。
（4）写出草酸钇[Y₂(C₂O₄)₃．Nh₂O]煅烧的化学方程式              。

X、Y、Z三种短周期元素，其单质在常温下均为无色气体，它们的原子序数之和为16。在适当条件下三种单质两两化合，可发生如右图所示变化。己知l个B分子中含有Z元素的原子个数比C分子中含有Z元素的原子个数少1个。请回答下列问题：
 
（1）由 X、Y、Z三种元素共同组成的三种不同种类的常见化合物的化学式为           ，相同浓度上述水溶液中由水电离出的c(H⁺)最小的是                （填写化学式）。
（2）Allis-Chalmers制造公司发现可以用C作为燃料电池的燃料，以氢氧化钾溶液为介质，反应生成对环境无污染的常见物质，试写出该电池负极的电极反应式                          ，溶液中OH^-向         极移动（填“正”或“负”）。
（3）Z分别与X、Y两元素可以构成18个电子分子甲和乙，其分子中只存在共价单键，常温下甲、乙均为无色液体，甲随着温度升高分解速率加快。
①乙能够将CuO还原为Cu₂O，已知每lmol乙参加反应有4mole^- 转移，该反应的化学方程式为  。
②将铜粉末用10%甲和3.0mol•L^-1H₂SO₄混合溶液处埋，测得不同温度下铜的平均溶解速率如下表：

温度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
铜的平均溶解速率 （×10^-3mol•L^-1·min^-1）	7.34	8.01	9.25	7.98	7.24	6.73	5.76

由表中数据可知，当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着温度的升高而下降，其主要原因是 
_____________________________________________________。
③实验室可用甲作试剂取X的单质，发生装置可选用下图中的      （填装置代号）。

【化学—选修3：物质结构与性质】
　a、b、c、d、f五种前四周期元素，原子序数依次增大；a、b、c三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，第一电离能I₁(a)<I₁(c)<I₁(b)，且其中基态b原子的2p轨道处于半充满状态； d为周期表前四周期中电负性最小的元素；f的原子序数为29。请回答下列问题。(如需表示具体元素请用相应的元素符号)
（1）写出ac₂的电子式__________；基态f原子的外围电子排布式为                  。
（2）写出一种与ac₂互为等电子体的物质的化学式                    。
（3）b的简单氢化物的沸点比同族元素氢化物的沸点         。（填“高”或“低”）

（4）化合物M由c、d两种元素组成，其晶胞结构如甲，则M的化学式为                。
（5）化合物N的部分结构如乙，N由a、b两元素组成，则硬度超过金刚石。试回答：①N的晶体类型为________________________，其硬度超过金刚石的原因是___________________。
②N晶体中a、b两元素原子的杂化方式均为___________________。

Ⅰ．通常状况下，X、Y和Z是三种气态单质。X的组成元素是第三周期原子半径最小的元素(稀有气体元素除外)；Y和Z均由元素R组成，反应Y+2I^-+2H⁺====I₂+Z+H₂O常作为Y的鉴定反应。W是短周期元素，最外层电子数是最内层电子数的三倍，吸引电子对的能力比X单质的组成元素要弱。
（1） Z的化学式__________________
（2）将Y和二氧化硫分别通入品红溶液，都能使品红褪色。简述用褪色的溶液区别Y和二氧化硫的实验方法:________________________________________________________。
（3）举出实例说明X的氧化性比W单质氧化性强(仅用一个化学方程式表示):_____________。
Ⅱ．如图是0.1 mol·L^－1四种电解质溶液的pH随温度变化的图像。

（1）其中符合0.1 mol·L^－1NH₄Al(SO₄)₂的pH随温度变化的曲线是________(填写序号)，
（2）20 ℃时，0.1 mol·L^－1NH₄Al(SO₄)₂中2c(SO₄^2-)－c(NH₄⁺)－3c(Al^3＋)＝________。（计算精确值）
（3）室温时，向100 mL 0.1 mol·L^－1 NH₄HSO₄溶液中滴加0.1 mol·L^－1 NaOH溶液，得到溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示：

试分析图中a、b、c、d四个点，水的电离程度最大是________点；在b点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是______________________

（Ⅰ）、A、B、C、D、E、五种元素均是短周期元素，且原子序数依次增大。B、E原子的最外层电子数均为其电子层数的2倍。D、E元素原子的最外层电子数相等。X、Y、Z、W、G、甲、乙七种物质均由上述中的两种或三种元素组成。元素B形成的单质M与甲、乙（相对分子质量：甲<乙）浓溶液的反应分别是：甲与M反应生成X、Y、Z，乙与M反应生成Y、Z、W，反应条件均省略。回答下列有关问题：
⑴X、Y、W均能与Z反应，若将标准状况下的X和D₂按4：1充满试管后将其倒立于水槽中，待水不在上升时，试管内溶质的物质的量浓度是               （假设溶质不扩散）             
⑵若将X、W、D₂按4：4：3通入Z中充分反应，写出总的离子方程式               
⑶G是一种既能与强酸又能与强碱反应的酸式盐，则G的电子式          ，取0.2mol/L的NaOH溶液与0.1mol/L的G溶液等体积混合后，加热至充分反应后，待恢复至室温剩余溶液中离子浓度的由大到小顺序是                                     ，此时测得溶液的PH=12，则此条件下G中阴离子的电离平衡常数Ka =                 
（Ⅱ）⑷某温度时，向AgNO₃溶液中加入K₂CrO₄溶液会生成
Ag₂CrO₄沉淀，Ag₂CrO₄在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
该温度下，下列说法正确的是_________。

A. Ag₂CrO₄的溶度积常数(K_sp)为1×10^－8  
B. 含有大量CrO的溶液中一定不存在Ag⁺
C. a点表示Ag₂CrO₄的不饱和溶液，蒸发可以使溶液由a点变到b点
D. 0.02mol·L^－1的AgNO₃溶液与0.02mol·L^－1的Na₂CrO₄溶液等体积混合会生成沉淀
⑸若常温下K_sp[Cr(OH)₃]=10^－32，要使c(Cr³⁺)降至10^－5mol·L^－1，溶液的pH应调至_______。

原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，四种元素的原子序数之和为32，在周期表中X是原子半径最小的元素，Y、Z左右相邻，Z、W位于同主族。
（1）W原子的核外电子排布式为_________。
（2）均由X、Y、Z三种元素组成的三种常见物质A、B、C分别属于酸、碱、盐，其化学式依次为_________、__________、_________，推测盐中阴离子的空间构型为__________，其中心原子杂化方式为__________。
（3）Z、W两种元素电负性的大小关系为____；Y、Z两种元素第一电离能的大小关系为____。
（4）CO的结构可表示为CO，元素Y的单质Y₂的结构也可表示为YY。右表是两者的键能数据（单位：kJ·mol^-1）:

①结合数据说明CO比Y₂活泼的原因：_____。
②意大利罗马大学Fulvio Cacace等人获得了极具研究意义的Y₄分子，其结构如图所示，请结合上表数据分析，下列说法中，正确的是_____。

A．Y₄为一种新型化合物           B．Y₄与Y₂互为同素异形体
C．Y₄的沸点比P₄（白磷）高       D．1 mol Y₄气体转变为Y₂将放出954.6kJ热量

短周期主族元素A、B、C、D、E在元素周期表中的位置如下图所示，其中A为地壳中含量最高的金属元素。


请用化学用语回答下列问题：
（1）D元素在周期表中的位置：               
（2）A、D 、E元素简单离子半径由大到小的顺序为_____＞______ ＞______ (填微粒符号 )
（3）F与D同主族且相邻，其气态氢化物稳定性的大小        ＞         （填微粒符号）
（4）用高能射线照射含有10电子的D元素氢化物分子时，一个分子能释放一个电子，同时产生一种具有较高氧化性的阳离子，试写出该阳离子的电子式              ，该阳离子中存在的化学键有                    。
（5）C元素的简单氢化物与E元素的最高价氧化物的水化物反应，生成化合物K，则K的水溶液显_____性（填“酸性”、“碱性”或“中性”），用离子方程式表示其原因                 ．
（6）化合物AC导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。其中制备AC的一种方法为：用A元素的氧化物、焦炭和C的单质在1600 ~ 1750℃生成AC，每生成1 mol AC，消耗18 g碳，吸收b kJ的热量。（热量数据为25℃、101．3 kPa条件下）写出该反应的热化学方程式                              。
（7）在Fe和Cu的混合物中加入一定量C的最高价氧化物的水化物稀溶液，充分反应后，剩余金属m₁ g；再向其中加入稀硫酸，充分反应后，金属剩余 m₂ g 。下列说法正确的是           。
a．加入稀硫酸前和加入稀硫酸后的溶液中肯定都有Cu²⁺ 
b．加入稀硫酸前和加入稀硫酸后的溶液中肯定都有Fe²⁺ 
c．m₁一定大于m₂
d．剩余固体m₁ g 中一定有单质铜，剩余固体m₂ g 中一定没有单质铜

X,Y,Z,Q,R是五种短周期元素，原子序数依次增大。X,Y两元素最高正价与最低负价代数和均为0；Q与X同主族；Z是地壳中含量最高的非金属元素,R的简单离子在同周期离子中半径最小。请回答下列问题：
（1）画出Z的原子结构示意图        ，工业上制取R单质的化学方程式为        
（2）已知，由X,Y两种元素组成的相对分子质量最小的化合物W 3．2g在氧气中完全燃烧生成稳定化合物(常温常压下)放出178．06KJ的热量，写出W燃烧的热化学方程式       
（3）由以上某些元素组成的化合物A,B,C,D有如下转化关系：(在水溶液中进行)。其中C是产生温室效应的气体；D是淡黄色固体。写出C的结构式      ；D的电子式     
①如果A,B均由三种元素组成，B为两性化合物，且不溶于水，则由A转化为B的离子方程式为        
②如果A,B均为由以上某些元素组成的盐，则A溶液显     性，原因是(用离子方程式表示）            。浓度均为0.1mol/L的A,B的溶液等体积混合，混合溶液中离子浓度由大到小的顺序为                 。

已知A、B、C、D、E、F六种短周期元素中，A、B、C、D是组成蛋白质的基本元素；A与B的原子序数之和等于C原子核内的质子数；A与E、D与F分别位于同一主族，且F原子核内的质子数是D原子核外电子数的2倍。据此，请回答：
（1）F在周期表中的位置是                           。
（2）由A、C、D、F按8:2:4:1原子个数比组成的化合物甲中含有的化学键类型为    ；甲溶液中各离子浓度由大到小的顺序为   （用离子浓度符号表示）。
（3）化合物乙由A、C组成且相对分子质量为32；化合物丙由A、D组成且分子内电子总数与乙分子内电子总数相等；乙与丙的反应可用于火箭发射（反应产物不污染大气），则该反应的化学方程式为                       。
（4）由A、D、E、F组成的化合物丁能与硫酸反应并放出刺激性气味的气体，则丁的化学式为                 ；实验测得丁溶液显弱酸性，由此你能得出的结论是      。
（5）由B、A按1:4原子个数比组成的化合物戊与D的常见气态单质及NaOH溶液构成原电池（如图），试分析：

①闭合K，写出左池X电极的反应式         ；
②闭合K，当X电极消耗1.6g化合物戊时（假设过程中无任何损失），则右池两极共放出气体在标准状况下的体积为        升。

A是有机羧酸盐，B、C、D是常见化合物； A、B、C、D焰色反应呈黄色，水溶液均呈碱性，其中B的碱性最强。X、Y是最常见的氧化物且与人体、生命息息相关，它们的晶体类型相同。A与B等物质的量反应生成D和一种气体单质；C受热分解得到Y、D和X；B与C反应生成D和X。E由两种元素组成，式量为83，将E投入X中得到B和气体Z，Z在标准状况下的密度为0.76g·L^-1。
（1）A的化学式是              。Y的电子式是               。
（2）X的沸点比同主族同类型物质要高，原因是                。
（3）写出E与足量盐酸反应的化学方程式           
（4）写出在D的饱和溶液中不断通Y析出C的离子方程式                    。
（5）A的一个重要应用是根据2A →P +H₂↑得到P，P溶液中的阴离子通常用CaCl₂使之沉淀，当它完全沉淀时，溶液中Ca²⁺的物质的量浓度至少为         。
（沉淀K_sp=2.3×10^-9，当溶液中离子浓度≤10^-5mol·L^-1，即可认为完全沉淀）
（6）实验室常用P与足量HCl反应所得的有机物在浓硫酸条件下共热分解制某还原性气体，设计实验证明分解产物中还原性气体的存在                          。

氧化铝(Al₂O₃) 和氮化硅（Si₃N₄）是优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有重要用途。
（1）Al与NaOH溶液反应的离子方程式为                                    。
（2）下列实验能比较镁和铝的金属性强弱的是           （填序号）。
a．测定镁和铝的导电性强弱
b．测定等物质的量浓度的Al₂(SO₄)₃和MgSO₄溶液的pH
c．向0.1 mol/LAlCl₃和0.1 mol/L MgCl₂中加过量NaOH溶液
（3）铝热法是常用的金属冶炼方法之一。
已知：4Al (s)+3O₂(g) =2Al₂O₃(s)   ΔH₁ =" -3352" kJ/mol
Mn(s)+ O₂(g) =MnO₂ (s)    ΔH₂ =" -521" kJ/mol
Al与MnO₂反应冶炼金属Mn的热化学方程式是                            。
（4）氮化硅抗腐蚀能力很强，但易被氢氟酸腐蚀，氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和一种铵盐，其反应方程式为                                          。
（5）工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl₄(g) + 2N₂(g) + 6H₂(g)Si₃N₄(s) + 12HCl(g)  △H＜0  
某温度和压强条件下，分别将0.3mol SiCl₄(g)、0.2mol N₂(g)、0.6mol H₂(g)充入2L密闭容器内，进行上述反应，5min达到平衡状态，所得Si₃N₄(s)的质量是5.60g。
①H₂的平均反应速率是         mol／(L·min)。
②若按n(SiCl₄) : n(N₂) : n(H₂) =" 3" : 2 : 6的投料配比，向上述容器不断扩大加料，SiCl₄(g)的转化率应     （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（6）298K时，K_sp[Ce(OH)₄]＝1×10^—29。Ce(OH)₄的溶度积表达式为K_sp＝              。
为了使溶液中Ce^4＋沉淀完全，即残留在溶液中的c(Ce⁴⁺)小于1×10^－5mol·L^－1，需调节pH为     以上。