(19分)氮(N)元素与多种元素可以形成多种化合物。
(1)NH4Cl受热分解时克服的化学键有 ;NH4Cl晶体不能导电的原因是 。
(2)N、H元素除了可以形成10电子分子NH3外,还可形成18电子分子肼,肼的结构简式为NH2—NH2。若将肼分子中的2个H原子替换为甲基(—CH3),所得分子的结构简式可能为 、 。
(3)平面型BF3很容易与特定化合物[如N(CH3)3]以配位键形成四面体配位化合物,请在下图中用“→”标出B、N原子间存在的配位键。
(4)氮化硼(BN)是一种新型无机非金属材料,氮化硼有两种重要晶型A型和B型。A型氮化硼硬度很高,是特殊的耐磨和切削材料;B型氮化硼化学稳定性较好,是一种优良的润滑剂。A型氮化硼结构下图中 (选填“I”或“Ⅱ”)所示。工业上氮化硼以三氯化硼、氢气、氮气为原料,在高温条件下反应制得,写出该反应的化学方程式 。
(5)氢氧化铜与氨水形成铜氨溶液,已知[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代,能得到两种不同结构的产物,则[Cu(NH3)4]2+的空间构型为 (选填“平面四边形”或“正四面体”)。[Cu(NH3)2]+在空气中立即转化为深蓝色的[Cu(NH3)4]2+,简述发生转化的可能原因 。
(6)向[Cu(NH3)4]SO4溶液中通入SO2至微酸性,有白色沉淀生成。该沉淀包含一种正四面体型的阳离子和一种三角锥型的阴离子,摩尔质量为162g/mol,且Cu、S、N的物质的量之比为1:1:1,则该白色沉淀的化学式为 。
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科学家常采用将药物连接在高分子载体上,制成缓释长效药物。已知某种解热镇痛类药物,其结构简式为A,把它连接到高分子聚合物B上,形成缓释长效药物C。
①分子聚合物B的结构简式为____________。
②A与B反应生成C的有机反应类型是____________。
③A可水解成____________和____________(写结构简式)。
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现有下列十种物质
①H2 ②铝 ③CaO ④CO2 ⑤H2SO4 ⑥Ba(OH)2⑦红褐色的氢氧化铁液体⑧氨水 ⑨稀硝酸⑩Al2(SO4)3(1)上述各物质按物质的分类方法填写表格的空白处(填物质编号):
分类标准 | 金属单质 | 氧化物 | 溶液 | 胶体 | 电解质 |
属于该类的物质 |
(2)上述十种物质中有两种物质之间可发生离子反应:H++OH-= H2O,该离子反应对应的化学方程式为___________________。
(3)⑩在水中的电离方程式为_________________,
(4)少量的④通入⑥的溶液中反应的离子方程式为____________________。
(5)②与⑨发生反应的化学方程式为:Al + 4HNO3 = Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O,该反应的氧化剂是________(填化学式),氧化剂与还原剂的物质的量之比是_____________,当有5.4g Al发生反应时,转移电子的物质的量为________。该反应的离子方程式为_______________。
(6)白色沉淀变成灰绿色再变成红褐色沉淀的化学方程式:
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(15分)N是重要的非金属元素,尿素、羟胺、硝酸、亚硝酸钠均为重要的含氮化合物。
(1)尿素[CO(NH2)2]是人类利用无机物合成的第一种有机物。
①尿素中元素原子半径最大的原子结构示意图为 ;
②尿素在土壤中的脲酶作用下会水解生成碳酸铵或碳酸氢铵,若与碱性肥料混合施用,会造成氮元素损失,请用离子方程式解释其原因 ;
③已知:20oC时,H2CO3:Ka1=4.2×10ˉ7、Ka2=5.6×10ˉ11;NH3·H2O:Kb=1.7×10ˉ5,碳酸氢铵溶液中HCO3ˉ、NH4+、OHˉ、H+四种离子浓度由大到小的顺序为
(2)羟胺(NH2OH)可看做是氨分子内的1个氢原子被羟基取代的物质,常用作还原剂。
①利用羟胺的还原性,可以除去含Fe2+中的Fe3+,氧化产物是一种性质稳定、无污染的气体,写出反应的离子方程式 ;
②制备NH2OH·HCl(盐酸羟胺)的一种工艺流程如下图所示:
ⅰ步骤中,发生反应的化学方程式为 ;
ⅱ步骤中使用的NaNO2外观酷似食盐,误食会中毒。可用电解法将工业废水中少量的NO2ˉ转化为N2以降低其危害。写出NO2ˉ在酸性条件下转化为氮气的电极反应式为 ________ 。
ⅲ步骤中,X为 (填化学式);若要使滤液Y中SO42ˉ、SO32ˉ浓度均小于1×10ˉ5mol/L,溶液中Ba2+浓度应不小于 [已知KSP(BaSO3)= 5.0×10ˉ10;KSP(BaSO4)= 1.1×10ˉ10]
③用惰性电极电解硝酸溶液可制备NH2OH。写出其阳极反应式 ;
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(本题15分)铜是重要金属,Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途.请回答以下问题:
(1)Cu+基态核外电子排布式为
(2)与OH-互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。
(3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,其阴离子均为无限长链结构(如图),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为__________。已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种的化学式为___________;
(4)Cu2O的熔点比Cu2S的 (填“高”或“低”),请解释原因_________。
(5)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构,在晶胞中Cu原子处于面心,Au原子处于顶点位置,则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为_______;该晶体中,原子之间的作用力是________;
(6)上述晶体具有储氢功能,氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构为CaF2的结构相似,该晶体储氢后的化学式应为__________。
(7)将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中,发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO4作催化剂,即发生反应,生成硫酸铜。其反应过程的第2步是:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,请写出其第l步反应的离子方程式__________________________________。
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物质在水溶液中可能存在电离平衡、盐的水解平衡或沉淀溶解平衡,它们都可看作化学平衡的一种。请根据所学化学知识回答下列问题:
(1)A为0.1 mol·L-1的(NH4)2SO4溶液,在该溶液中离子浓度由大到小的顺序为________。
(2)B为0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液,NaHCO3在该溶液中存在的平衡有(用离子方程式表示)________。
(3)某温度时,0.01mol/L的NaOH溶液PH=11,则该温度________25℃(填“>”、“<”或“=”)。在此温度下,某溶液中由水电离出来的H+浓度为1×10-10 mol/L,则该溶液的pH为________。
(4)pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后溶液呈________(填“酸性”、“碱性”或“中性”),溶液中c(Na+)________c(CH3COO-)(填“>”、“<”或“=”)。
(5)若物质的量浓度相同的CH3COOH和NaOH溶液混合后,溶液中醋酸根离子和钠离子浓度相等,则混合后溶液呈________(填“酸性”、“碱性”或“中性”),醋酸体积________氢氧化钠溶液体积(填“>”、“<”或“=”)。
(6)D为含有足量AgCl固体的饱和溶液,AgCl在溶液中存在如下平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)在25℃时,AgCl的Ksp=1.8×10-10。现将足量AgCl分别放入下列液体中:①100 mL蒸馏水 ②100 mL 0.3 mol·L-1 AgNO3溶液 ③100 mL 0.1 mol·L-1MgCl2溶液充分搅拌后冷却到相同温度,Ag+浓度由大到小的顺序为________(填序号),此时溶液②中Cl-物质的量浓度为。
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金属元素Fe、Ni、Pt均为周期表中同族元素,该族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。
图5
(1)Fe是常见的金属,生活中用途广泛。请回答下列问题:
①Fe在元素周期表中的位置为 。
②Fe的一种晶胞结构如图5所示,测得晶胞边长为 a pm,
则Fe原子半径为 。
③已知FeO晶体晶胞结构为NaCl型,与O2-距离最近且等距离的亚铁离子围成的空间构型为 。
(2)铂可与不同的配体形成多种配合物,分子式为[Pt(NH3)2Cl4]的配合物的配体
是 ;该配合物有两种不同的颜色,其中橙黄色比较不稳定,在水中的溶解度大;呈亮黄色的物质在水中的溶解度小,图6所示的结构示意图中呈亮黄色的是 (填“A”或“B”),理由是 。
A B
图6
(3)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如图7。
图7
①储氢原理为:镧镍合金吸附H2,H2解离为原子,H储存在其中形成化合物。若储氢后,氢原子占据晶胞中上下底面的棱和面心则形成的储氢化合物的化学式为 。
②测知镧镍合金晶胞体积为9.0×10-23cm3,则镧镍合金的晶体密度为 。(不必计算出结果)
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实现 “节能减排” 和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g),下图1表示该反应过程中能量变化:
(1)关于该反应的下列说法中,正确的是____________(填字母)。
A.△H>0,△S>0 B.△H>0,△S<0
C.△H<0,△S<0 D.△H<0,△S>0
(2)为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为l L的密闭容器中,充入l mol CO2和4mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上图2所示。
①从反应开始到平衡,CO2的平均反应速率v(CO2)=________;
H2的转化率w(H2) =________。
②该反应的平衡常数表达式K=________。
③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是________ (填字母)。
A.升高温度
B.将CH3OH(g)及时液化抽出
C.选择高效催化剂
(3)25℃,1.01×105Pa时,16g液态甲醇完全燃烧,当恢复到原状态时,放出363.3kJ的热量,写出该反应的热化学方程式:_____________。
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以下是化合物J的合成路线流程图:
(1)反应①②③④中属于加成反应的是________(填序号)。
(2)化合物E的含氧官能团为________和________(填官能团的名称)。
(3)请写出D转化为E的化学方程式___________________________________________
(4)实现G→J的转化中,加入的物质K是_____________。
(5)A+B→D的反应中还能生成D的一种同分异构体,请写出该同分异构体的结构简式________________________。
(6)请写出以2-甲基-2-溴丁烷为原料制备化合物B的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图如题中所示。
_________________________________________________________________________
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如图1表示一些晶体中的某些结构,他们分别是氯化钠、氯化铯、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分(黑点可表示不同或相同的粒子).
(1)其中代表金刚石的是 (填编号字母,下同),金刚石中每个碳原子与 个碳原子最接近且距离相等.
(2)其中代表石墨的是 ,其中每个正六边形占有的碳原子数平均为 个;
(3)其中表示氯化钠的是 ,每个钠离子周围与它最接近且距离相等的钠离子有 个;
(4)代表氯化铯的是 ,每个铯离子与 个氯离子紧邻;
(5)代表干冰的是 ,每个二氧化碳分子与 个二氧化碳分子紧邻;
(6)由Mg、C、Ni三种元素形成的一种具有超导性的晶体,晶胞如图2所示.Mg位于C和Ni原子紧密堆积所形成的空隙当中.与一个Ni原子距离最近的Ni原子的数目为 ,该晶体的化学式为 .若该晶体的相对分子质量为M,阿伏加德罗常数为NA,Mg、C、Ni三种元素的原子半径分别为r1pm、r2pm、r3pm,则该晶体的密度表达式为 g•cm﹣3.
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