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简答题

（Ⅰ）六种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示。其中R元素的最外层电子数是次外层电子数的一半。

X	Y	Z	M
R		W

请回答下列问题：
（1）画出R的原子结构示意图     。
（2）比较Z、W的简单氢化物沸点高低并说明原因          。
（3）W和Y形成的一种化合物甲的相对分子质量为184，其中Y的质量分数约为30%。则化合物甲的化学式为            。
（Ⅱ）聚合硫酸铁简称聚铁[Fe₂（OH）_n（SO₄）_{（3－0.5n）}]_m（n>2，m≤10），是一种高效的无机高分子混凝剂、净水剂。实验室利用硫酸亚铁制取聚合硫酸铁的主要流程如下：

（4）FeSO₄溶液显弱酸性的原因是      （用离子方程式表示）。
（5）加入浓硫酸调节pH的作用是：①      ；②       。
（6）写出用上述流程得到某聚铁[Fe₂（OH）₄SO₄]₄的化学方程式
（7）测定聚铁中含铁量的方法为把聚铁溶于过量酸中，先用过量的SnCl₂将Fe³⁺还原成Fe²⁺，再加入HgCl₂溶液除去过量的SnCl₂，然后用标准的K₂Cr₂O₇溶液（先加入几滴试亚铁灵指示剂）滴定溶液中的Fe²⁺。此过程发生的部分反应为：
Sn²⁺+2Hg²⁺+8Cl^- = Hg₂Cl₂↓+SnCl₆^2-
Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺ = 2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
①用HgCl₂除去过量的SnCl₂的目的是        。
②称取聚铁质量为10.00 g配成100.0 mL溶液，取出20.00 mL，经上述方法处理后，用0.1000 mol·L^-1 K₂Cr₂O₇标准溶液滴定。达到终点时，消耗K₂Cr₂O₇标准溶液12.80 mL。则聚铁中铁元素的质量分数为     %。

如下表所示为元素周期表的一部分，参照元素①～⑦在表中的位置，请回答下列问题：

族 周期	IA		0
1	①	ⅡA	ⅢA	ⅣA	ⅤA	ⅥA	ⅦA
2						②	③
3	④		⑤			⑥	⑦

（1）③、④、⑦的原子半径由大到小的顺序为      （用元素符号表示）。
（2）⑥和⑦的最高价含氧酸的酸性强弱为             （用酸的化学式表示）。
（3）①、②两种元素按原子个数之比为1：1组成的常见液态化合物，在酸性溶液中能将Fe²⁺氧化，写出该反应的离子方程式                          ；
（4）由表中元素形成的物质可发生如图中的反应，其中B、C、G是单质，B为黄绿色气体，D溶液显碱性。

①写出D溶液与G反应的化学方程式                                     。
②写出检验A溶液中溶质的阴离子的方法                                  。
③常温下，若电解1L0.1 mol·L^-1的A溶液，一段时间后测得溶液pH为12（忽略溶液体积变化），则该电解过程中转移电子的物质的量为                 。
④写出过量的E与F溶液中溶质反应的离子方程式                       。
（5）由②、④、⑥元素组成的化合物W（在酸性溶液中发黄，W还原性较强），在溶液中易被⑦的单质氧化，该反应的离子方程式为                             。

下表是元素周期表的一部分, 针对表中的①～⑩种元素,填写下列空白:

主族 周期	ⅠA	ⅡA	ⅢA	ⅣA	ⅤA	ⅥA	ⅦA	0族
2				①	②		③
3	④	⑤	⑥			⑦	⑧	⑨
4	⑩

（1）在这些元素中,化学性质最不活泼的是：        (填具体元素符号或化学式,下同)，非金属性最强的元素是：       。
（2）在最高价氧化物的水化物中，酸性最强的化合物的分子式是：_______，碱性最强的化合物的化学式是：_____________。
（3）最高价氧化物是两性氧化物的元素是：_________；写出它的最高价氧化物与氢氧化钠反应的离子方程式：____________________________________。
（4）④与⑧形成的化合物的电子式是：          ，该化合物所含化学键类型是：      (填“共价键”或“离子键”)。
（5）试设计实验方案比较④与⑤的化学性质(金属性)，有关实验步骤、现象和结论填入下表

实验步骤	实验现象与结论

 

下图是部分短周期元素原子（用字母表示）最外层电子数与原子序数的关系。请回答下列问题：

（1）Y在元素周期表中位于第____周期、第    族；P的基态原子核外电子排布式为________。
（2）Y、P、R第一电离能大小的顺序为     （用化学符号表示，下同），X、R、W的气态氢化物水溶液酸性大小顺序为        。
（3）X、Z的单质按物质的量比1：2反应生成的化合物中化学键类型有                  ；计算2mol该化合物与标准状况下33. 6LCO₂和l0mol水蒸气混合物充分反应后转移电子的物质的量是     。
（4）Q单质与Z的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应，化学方程式为          。
（5）已知：反应I CaSO₄( s)＋CO(g)CaO(s)＋SO₂(g)＋CO₂(g)    △H＝＋218.4kJ/mol
反应Ⅱ CaSO₄(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO₂(g)    △H＝-175.6kJ/mol
假设某温度下，反应I的速率(v1)大于反应II的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是  

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

元素单质及其化合物有广泛用途，请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列问题：
（1）按原子序数递增的顺序（稀有气体除外），以下说法正确的是               。
a．原子序数和离子半径均减小             
b．金属性减弱，非金属性增强
c．氧化物对应的水合物碱性减弱，酸性增强 
d．单质的熔点降低
（2）原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素名称为       ，氧化性最弱的简单阳离子是   。
（3）已知：

化合物	MgO	Al2O3	MgCl2	AlCl3
类型	离子化合物	离子化合物	离子化合物	共价化合物
熔点/℃	2800	2050	714	191

工业制镁时，电解MgCl₂而不电解MgO的原因是                           ；制铝时，电解Al₂O₃而不电解AlCl₃的原因是                                                 。
（4）晶体硅（熔点1410℃）是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：

写出SiCl₄的电子式：      ；在上述由SiCl₄制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：                                 。
（5）P₂O₅是非氧化性干燥剂，下列气体不能用浓硫酸干燥，可用P₂O₅干燥的是          。
a．NH₃          b．HI           c．SO₂          d．CO₂
（6）KClO₃可用于实验室制O₂，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。写出该反应的化学方程式：             。

(14分)下表为元素周期表的一部分：(用元素符号或化学式填空)

族 周期
	①
						②
	③			④		⑤	⑥

（1）写出元素④在周期表中的位置______________。
（2）②、③、⑤的原子半径由大到小的顺序为_________________________。
（3）④、⑤、⑥的气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序是_________________________。
（4）①、②、③、⑥中的某些元素可形成既含离子键又含极性共价键的化合物，写出其中一种化合物的电子式：____________________。
Ⅱ.由上述部分元素组成的物质间，在一定条件下，可以发生下图所示的变化，其中A是一种淡黄色固体。请回答：

（1）写出固体A与液体X反应的离子方程式                                     。
（2）气体Y是一种大气污染物，直接排放会形成酸雨。可用溶液B吸收，当B与Y物质的量之比为1:1且恰好完全反应时，所得溶液D的溶质为                （填化学式）。
（3）写出气体C与气体Y反应的化学方程式                                 。

根据物质相似性、特殊性来学习元素性质是常见的学习方法。
（1）铍(Be)与铝元素相似，其氧化物及氢氧化物具有两性，请写出BeO与盐酸反应的离子方程式_____，Be(OH)₂溶于NaOH溶液的化学方程式为：Be(OH)₂+2NaOH＝Na₂ BeO₂+2H₂ O，往10.0mL1.00mol·L^-1的Be(NO₃)₂溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液，请在以下坐标图中画出沉淀量随NaOH溶液加人量的变化图：

（2）锗与硅元素相似，锗也是良好的半导体，以下是工业冶炼锗的简单流程图：

①GeCl₄的晶体类型为__________。
②写出过程III发生反应的化学方程式__________。
③以下有关工业冶炼锗的说法正确的是__________。

A．GeO2与SiO2性质相似，均易与盐酸反应

B．过程II的蒸馏是利用GeCl4难溶于水的性质实现的

C．过程IV发生的反应中，GeO2作氧化剂

D．上述过程涉及的基本反应类型有复分解反应、置换反应

（3）某同学为了探究硫与浓硝酸的反应产物，将硫与浓硝酸混合，结果生成一种纯净无色气体A，A遇空气变红棕色，据此写出硫与浓硝酸反应的化学方程式___________________。

LiAlH₄由Li⁺、A1H₄^一构成，是有机合成中常用的还原剂。
（1）Al元素在周期表的位置是第__________周期__________族。
（2）比较离子半径大小：Li⁺__________ H^一（选填“>"、“<”或“=”）。
（3）LiAlH₄中含有的化学键类型为____________________________________。
（4）LiAlH₄中氢元素的化合价为__________，它与水反应生成的单质气体为__________。
（5）LiCl溶液显酸性，用离子方程式说明原因____________________________________。
（6）如图所示，已知75％A的水溶液常用于医疗消毒，则A的结构简式为__________；CH₃COOH与A在浓硫酸催化下生成B的有机反应类型为__________。

已知元素A、B、C、D、E、F均属前四周期且原子序数依次增大，A的p能级电子数是s能级的一半，C的基态原子2p轨道有2个未成对电子；C与D形成的化合物中C显正化合价；E的M层电子数是N层电子数的4倍，F的内部各能层均排满，且最外层电子数为1。
请回答下列问题。
（1）C原子基态时电子排布式为                  。
（2）B、C两种元素第一电离能为           (用元素符号表示)。试解释其原因：                                           。
（3）任写一种与AB^－离子互为等电子体的离子       。
（4）B与C形成的四原子阴离子的立体构型为        ，其中B原子的杂化类型是       。
（5）F(OH)₂难溶于水，易溶于氨水，写出其溶于氨水的离子方程式                         。
（6）D和E形成的化合物的晶胞结构如图，其化学式为            ；∠EDE=       ；E的配位数是   ；已知晶体的密度为ρg·cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，则晶胞边长a=          cm。(用ρ、N_A的计算式表示)

(12分)根据下列某些短周期元素中元素性质回答问题。

	①	②	③	④	⑤	⑥	⑦	⑧	⑨	⑩
原子半径/10 ^-10m	0.37	1.86	0.74	1.43	0.77	1.10	0.99	1.52	0.75	0.71
最高价态	+1	+1		+3	+4	+5	+7	+1	+5
最低价态	-1		-2		-4	-3	-1		-3	-1

（1）元素③、⑥和⑨的氢化物中沸点由高到低的顺序是__________ （填化学式）。
（2）元素①和⑨形成阳离子 ，其结构式为__________________。
（3）某元素R的原子半径为1.02×10 ^-10m ，它与钠形成Na₂R₂,其电子式是_________（R用元素符号表示）。
（4）元素②和⑦形成晶体的部分结构可用下图中的_________来表示（填序号）。

（5）①、③、⑨可以形成原子个数之比为4:3:2的中学常见无机化合物，该化合的水溶液显酸性的原因是_________________(用离子方程式表示)，其水溶液中离子浓度由大到小的顺序是___________________。

现有5种短周期元素A、B、C、D、E，原子序数依次增大。A的同位素中有一种核素无中子，B最外层上电子数是次外层电子数的两倍，C元素最简单的氢化物Y的水溶液呈碱性，E是短周期中电负性最小的元素。D与可与A、B、C、E四种元素分别形成原子个数比不相同的常见化合物。回答下列问题：
（1）写出A、E两元素形成的原子个数比为1:1的化合物的电子式      。
（2）CS₂和B、D元素形成的一种化合物为等电子体，则CS₂的分子结构为    ，1molCS₂中含有的π键为           个。
（3）Y的中心原子的杂化轨道类型为     ，分子的立体构型为        。
（4）由A、B、D、E形成的化合物W、Z，其中W由三种元素组成，Z由四种元素组成，水溶液物显碱性，用离子方程式表示Z溶液显碱性的原因       。等浓度，等体积的W，Z的混合溶液中，离子浓度由大到小的顺序为           。
（5）有一种氮化钛晶体的晶胞如图所示，钛原子的电子排布式为     ，该氮化钛的化学式为  ，氮原子的配位数为      。晶胞中N、Ti之间的最近距离为apm，则氮化钛的密度为 g.cm³（N_A为阿佛加德罗常数值，只列式计算）。

某配位化合物为深蓝色晶体，由原子序数依次增大的A、B、C、D、E五种元素组成，其原子个数比为l4:4:5:1:1。其中C、D元素同主族且原子序数D为C的二倍，E元素的外围电子排布为(n-1)d^n＋6ns^l，回答下列问题。
(1)元素D在周期表中的位置是                        。
（2）该配位化合物的化学式为                  。
(3)C元素可与A元素形成两种常见的化合物，其原子个数比分别为1：1和l：2，两种化合物可任意比互溶，解释其主要原因为                          。
(4)A元素与B元素可形成分子式为A₂B₂的某化合物，该化合物的分子具有平面结构，则其结构式为             。
（5）已知E的晶胞结构如下图所示，又知晶胞边长为3．61×10^-8cm，则E的密度为         ；EDC₄常作电镀液，其中DC的空间构型是        ，其中D原子的杂化轨道类型是     。

【化学------选修物质结构与性质】
五种短周期元素甲、乙、丙、丁、戊的原子序数依次增大，甲和丙同族，乙离子和丙离子具有相同的电子层结构。甲和乙、丁、戊均能形成共价型化合物。甲和乙形成的化合物在水中呈碱性，单质丁在单质戊中可燃烧产生白色烟雾。回答下列问题：
（1）五种元素中，原子半径最大的是          ，非金属性最强的是            ；（填元素符号） 
（2）由甲和乙、丁、戊所形成的共价型化合物中，热稳定性最差的是            ；（用化学式表示）
（3）甲和乙形成的化合物的中心原子的杂化类型为                  ；甲和乙形成的化合物可与甲和戊形成的化合物反应，其产物中存在的化学键类型为                ；
（4）除乙外，上述元素的电负性从大到小依次为           ；（填元素符号）
（5）单质戊与水反应的离子方程式为                                  
（6） 一定条件下1.86g单质丁与2.912L单质戊（标准状况）反应， 则产物为        ，（用化学式表示）其物质的量之比为                  。

【化学——选修化学与技术】
明矾石经处理后得到明矾[ KAl(SO₄)₂·12H₂O]。从明矾制备Al、K₂SO₄和H₂SO₄的工艺过程如下所示：

焙烧明矾的化学方程式为：4KAl(SO₄)₂·12H₂O+3S＝2K₂SO₄ +2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是                  ；
（2）从水浸后的滤液中得到K₂SO₄晶体的方法是        ；
（3）A1₂O₃在一定条件下可制得AIN，其晶体结构如图所示，该晶体中Al的配位数是      ；

（4）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新
型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)₂，该电池反应的化学方程
式是               ；
（5）焙烧产生的SO₂可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa时：
2SO₂(g) +O₂(g)2SO₃(g)           △H₁= 一197 kJ/mol；
2H₂O (g)＝2H₂O(1)                  △H₂＝一44 kJ/mol；
2SO₂(g)+O₂(g)+2H₂O(g)＝2H₂SO₄(l)    △H₃＝一545 kJ/mol。
则SO₃ (g)与H₂O(l)反应的热化学方程式是                              ；
（6）焙烧948吨明矾(M＝474 g/mol )，若SO₂的利用率为96%，可生产质量分数为98％的硫
酸        吨。