Q、R、X、Y、Z是原子序数依次增大的五种短周期元素,在短周期的所有元素中Q的原子半径与Z的原子半径之比最小(不包括稀有气体),R、X、Y三种元素的原子核外电子层数相同,同一周期中R的一种单质的熔点最高,Y与Q、R、X、Z均能形成多种常见化合物。
(1)X在周期表中的位置:________,其原子核外有________种不同形状的电子云。这五种元素中,最外层有两个未成对电子的元素是________(用元素符号表示)。
(2)常温下液态化合物甲只含上述元素中的两种,分子中原子个数比1︰1,甲的电子式是_______________。
(3)Q分别与X、Y形成的最简单化合物的稳定性______>______(用分子式表示)
(4)Q与R两元素可组成多种分子,其空间构型可能是________(填写序号)。
a.直线型 b.平面形 c.三角锥形 d.正四面体
(5)X的氧化物是形成光化学烟雾原因之一,工业上可采用它与其氢化物反应生成无毒害物质而除去,请用方程式表示该反应________。
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铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种,常见有+3、+4两种价态,铈的合金耐高温,可以用来制造喷气推进器零件。
请回答下列问题:
(1)雾霾中含有大量的污染物NO,可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO2-、NO3-(二者物质的量之比为1:1),该反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(2)可采用电解法将上述吸收液中的NO2-转化为无毒物质,同时再生Ce4+,其原理如图所示。
①Ce4+从电解槽的______(填字母序号)口流出。
②写出阴极的电极反应式________________。
(3)铈元素在自然界中主要以氟碳矿形式存在。主要化学成分为CeFCO3。工业上利用氟碳铈矿提取CeCl3的一种工艺流程如下:
①焙烧过程中发生的主要反应方程式为__________________。
②有同学认为酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换盐酸更好,他的理由是_________。
③Ce(BF4)3、KBF4的Ksp分别为a、b,则Ce(BF4)3(s)+3KCl(aq)3KBF4(s)+CeCl3(aq)平衡常数为________(用a、b的代数式表示)。
④加热CeCl3·6H2O和NH4Cl的固体混合物可得固体无水CeCl3,其中NH4Cl的作用是______。
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【化学——选修5:有机化学基础】(15分)有机物A为烃类化合物,质谱图表明其相对分子质量为70,其相关反应如下图所示,其中B、D、E的结构中均含有2个—CH3,它们的核磁共振氢谱中均出现4个峰。
请回答:
(1)B中所含官能团的名称为 ;D的分子式为 ;
(2)Ⅲ的反应类型为 (填字母序号);
a.还原反应 b.加成反应 c.氧化反应 d.消去反应
(3)写出下列反应的化学方程式:
Ⅰ: ;
Ⅱ: ;
(4)C和E可在一定条件下反应生成F,F为有香味的有机化合物,该反应的化学方程式为 ;
(5)A的同分异构体中有一对互为顺反异构,且结构中有2个—CH3,它们的结构简式为 和 ;
(6)E的另一种同分异构体能发生银镜反应,能与足量金属钠生成氢气,不能发生消去反应,其结构简式为 。
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【化学——选修3:物质结构与性质】(15分)A、B、C、D、E为原子序数依次增大的四种元素,A的价电子层中的未成对电子有3个,B的最外层电子数为其内层电子数的3倍,C、D为同周期元素,C元素基态原子的3p轨道上有4个电子,D元素最外层有一个未成对电子,E位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2。回答下列问题:
(1)D原子的核外电子排布式为 ,E的价层电子轨道示图为______________。
(2)单质B有两种同素异形体,其中沸点高的是 (填分子式),原因是 ;
(3)A、B、C中第一电离能最大的是________(填元素符号),其中A的氢化物(AH3)分子中,A原子轨道的杂化类型是 。
(4)化合物D2B的立体构型为 ,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2B,其化学方程式为 .
(5)E与C所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
①在1个晶胞中,E离子的数目为 。
②该化合物的化学式为 。
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【化学——选修2:化学与技术】(15分)丙酮和苯酚都是重要的化工原料,工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮,其反应和工艺流程示意图如下:
相关化合物的物理常数
物质 | 相对分子质量 | 密度(g/cm﹣3) | 沸点/℃ |
苯酚 | 94 | 1.0722 | 182 |
丙酮 | 58 | 0.7898 | 56.5 |
异丙苯 | 120 | 0.8640 | 153 |
回答下列问题:
(1)反应①和②分别在装置 和 中进行(填装置符号).
(2)反应②为 (填“放热”或“吸热”)反应.反应温度控制在50﹣60℃,温度过高的安全隐患是 .
(3)在反应器A中通入的X是 .
(4)在分解釜C中加入的Y为少量浓硫酸,其作用是 ,优点是用量少,缺点是 .
(5)中和釜D中加入的Z最适宜的是 (填编号.已知苯酚是一种弱酸)
a.NaOH b.CaCO3 c.NaHCO3 d.CaO
(6)蒸馏塔F中的馏出物T和P分别为 和 ,判断的依据是 .
(7)用该方法合成苯酚和丙酮的优点是 .
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(15分)常见的五种盐X、Y、Z、M、N,它们的阴离子可能是SO42-、Cl-、NO3-、CO32-,阳离子可能是Ag+、NH4+、Na+、Al3+、Cu2+、Ba2+、Fe3+,已知:
①M的焰色反应呈黄色。
②五种盐均溶于水,水溶液均为无色。
③X的溶液呈中性,Y、Z、N的溶液呈酸性,M的溶液呈碱性。
④若在这五种盐的溶液中分别加入Ba(NO3)2溶液,只有X、Z的溶液不产生沉淀。
⑤若在这五种盐的溶液中,分别加入氨水,N和Z的溶液中生成沉淀,继续加氨水,Z中沉淀消失。
⑥把X的溶液分别加入到Y、Z、N的溶液中,均能生成不溶于稀硝酸的沉淀。
请回答下列问题:
(1)五种盐中,一定不含有的阳离子是________;所含阴离子相同的两种盐的化学式是__________。
(2)M的化学式为_________________,M溶液显碱性的原因是_____________(用离子方程式表示)。
(3)X和Z的溶液反应的离子方程式是________________;
N和氨水反应的离子方程式是____________。
(4)若要检验Y中所含的阳离子,正确的实验方法是__________________。
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(14分)氮是一种重要的非金属元素,可以形成多种不同类型的化合物,请根据要求回答下列问题:
(1)NA表示阿伏加德罗常数的数值。69g NO2和N2O4的混合气体中含有____NA个氧原子;2L 0.6 mol/LFe(NO3)3溶液中含_____NA个NO3-离子。
(2)三氟化氮(NF3)是一种无色,无味的气体,它是微电子工业技术的关键原料之一,三氟化氮在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应,其反应的产物有:HF、NO和HNO3,
① 写出该反应的化学方程式 .
若反应中生成0.15 mol HNO3,转移的电子数目为________个.
② 三氟化氮可由氨气和氟气反应得到:4NH3+3F2=NF3+3NH4F;据题意推测 NF3、F2、NO三种气体中,氧化性由强到弱的顺序为
③NF3是一种无色、无臭的气体,一旦NF3泄漏,可以用NaOH溶液喷淋的方法减少污染,其产物除NaNO2、NaF、H2O外,还肯定有_______________(填化学式).
(3)氨和联氨(N2H4)是氮的两种常见化合物,制备联氨可用丙酮为催化剂,将次氯酸钠与氨气反应,该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1,写出该反应的化学方程式 。
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2012年2月20日《南方日报》A12版报道了如下几种饮料添加剂:对羟基苯甲酸甲酯、苯甲酸钠、塑化剂等,请回答以下相关问题:
(1)对羟基苯甲酸甲酯的分子式为________。请写出对羟基苯甲酸甲酯符合下列所有条件的任意一种同分异构体________。
A.有醛基 B.有苯环 C.苯环上氢只有一种
(2)苯甲酸钠________(填“难”或“易”)溶于水,其水溶液显________(选填“酸”、“碱”或“中”)性,理由是____________________________________________________________(用离子方程式表示)。
(3)邻苯二甲酸二丁酯是塑化剂之一,它的另外两种性质基本相同的同分异构体是______________________________________________________________________
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【物质结构与性质】(15分)铜、镓、硒、硅等元素的化合物是生产第三代太阳能电池的重要材 料。回答下列问题:
(1)基态铜原子的电子排布式为 ;已知高温下CuO—→Cu2O+O2,试从铜原子价层电子结构变化角度解释这一反应发生的原因: 。
(2)硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物,则它们形成的组成最简单的氢化物中,分子构型分别为 ,若“Si-H”中键合电子偏向氢元素,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,则硒与硅的电负性相对大小为__ __。
(3)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数),其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成配合物,如BF3能与NH3反应生成BF3.NH3,BF3.NH3中B原子的杂化轨道类型为_______________,B与N之间形成 键。
(4)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,其晶胞结构如图所示;则金刚砂晶体类型为 ,在SiC中,每个C原子周围最近的C原子数目为 ,若晶胞的边长为a pm,则金刚砂的密度为 。
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【化学与技术】(15分)粗铜精炼后的阳极泥含有Cu、Au(金)、Pb和PbSO4等杂质,湿法处理阳极泥进行综合利用的流程如下
(1)用CuSO4做电解液电解含铜、金、铅的粗铜,阳极的电极反应式有: 和Cu-2e一=Cu2+。
(2)焙烧阳极泥时,为了提高焙烧效率,采取的合理措施是 ,焙烧后的阳极泥中除含金、PbSO4外,还有 (填化学式)。
(3)操作I的主要步骤为__ __过滤、洗涤、干燥,操作II的名称是 。
(4)写出用SO2还原AuCl4一的离子方程式__ __。
(5)为了减少废液排放、充分利用有用资源,工业上将滤液l并入硫酸铜溶液进行循环操作,请指出 流程图中另一处类似的做法___________________。
(6)已知常温时,Ksp(PbCO3)=l.46xl0-13,Ksp(PbSO4)= 1.82xl0-8,用离子方程式表示加入碳酸钠溶液的作用___________________。
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