[选修—物质结构与性质]（5分）羰基铁[Fe（CO）5]会使合成甲醇和合成氨等生产过程中的...

[选修—物质结构与性质]（5分）

羰基铁[Fe（CO）₅]会使合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂中素。请回答下列问题：

（1）Fe(CO)₅中铁的化合价为0，写出铁原子的基态电子排布式________。

（2）CO分子中C原子上有一对孤对电子，C、O原子都符合8电子稳定结构，CO分子中C原子的杂化类型为________杂化。与CO分子互为等电子体的分子和离子各写出1种，分别为________和________（填化学式），CO分子的结构式可表示为________。

（3）Fe(CO)₅常温下呈液态，熔点为—20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂。据此可以判断Fe(CO)₅晶体为________。

（4）科学家通过X射线探明，FeO、MgO、CaO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似（如23所示）①比较晶体熔点的高低MgO________CaO（填“高于”或“低于”）

②若在FeO晶体中阴阳离子间最近距离为a cm，晶体密度为dg/cm³。则阿伏伽德罗常数N_A表达式为________mol^-1。

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合成氨及甲醇生产中微量的羰基硫(COS)也可引起催化剂中毒失活，常采用水解法进行羰基硫的脱除，反应原理为COS(g)+H2O(g)CO2(g)+H2S(g)。

回答下列问题：

（1）已知：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　 △H=-18kJ·mol-1。若氢气还原法脱除羰基硫的热化学方程式为COS(g)+H2(g)CO(g)+H2S(g)　　 △H=-17kJ·mol-1，则水解法脱除羰基硫对应的反应热△H=___。

（2）T℃时，向体积均为2L的甲、乙两个密闭容器中，分别投入2molCOS(g)和2molH2O(g)，发生反应COS(g)+H2O(g)CO2(g)+H2S(g)，甲在恒压条件下达到平衡，乙在恒容条件下达到平衡。

①COS的平衡转化率：甲__乙(填“>”“<”或“=”)，理由是__。

②下列情况能说明甲中反应达到平衡状态的是__(填选项字母)。

A.混合气体的平均摩尔质量不再发生变化

B.H2O和CO2的消耗速率相等

C.混合气体的总压保持不变

D.H2S和CO2的体积分数之比不再变化

③乙中反应开始时压强为p0，由反应开始至达到平衡状态用时5min，达到平衡时c(H2S)=0.2mol·L-1，用COS(g)的浓度变化表示的平均反应速率为__；在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度求得的平衡常数Kp=__。

（3）某实验室对羰基硫水解催化技术进行研究，发现在实验条件下，仅改变温度，相同时间内羰基硫水解转化率的改变如图1所示，温度高于200°C羰基硫转化率减小，可能的原因为__(任写两条)；若保持温度为250℃，仅改变水蒸气含量，相同时间内羰基硫水解转化率的改变如图2所示，该图所得结论与根据方程式理论分析所得结论__(填“是”或“否”)一致，造成此结果可能的原因为__。

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[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）

研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：

（1）Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_________，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。

（2）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。

（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________，原因是______________________________。

（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________。

（5）MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm，则r(O2-)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a' =0.448 nm，则r(Mn2+)为________nm。

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（选修3：物质结构与性质）

工业上用合成气(CO和H2)制取乙醇的反应为2CO+4H2CH3CH2OH+H2O。研究发现，使用TiO2作为载体负载铑基催化剂具有较高的乙醇产量。回答下列问题：

（1）Ti基态原子核外电子排布式为_______。和O同一周期且元素的第一电离能比O大的有_____(填元素符号)，和O同一周期且基态原子核外未成对电子数比O多的有____（填元素符号）。

（2）在用合成气制取乙醇反应所涉及的4种物质中，沸点从低到高的顺序为______________。

（3）工业上以CO、O2、NH3为原料，可合成氮肥尿素[CO(NH2)2]，CO(NH2)2分子中含有的σ键与π键的数目之比为_________。

（4）C元素与N元素形成的某种晶体的晶胞如图所示(8个碳原子位于立方体的顶点，4个碳原子位于立方体的面心，4个氮原子在立方体内)，该晶体硬度超过金刚石，成为首屈一指的超硬新材料。

①该晶体的化学式为______；其硬度超过金刚石的原因是___________。

②已知该晶胞的密度为d g/cm3，N原子的半径为r1cm，C原子的半径为r2cm，设NA为阿伏加德罗常数，则该晶胞的空间利用率为__________________（用含d、r1、r2、NA的代数式表示）。

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【化学——选修物质结构与性质】（15分）第（6）题第一空为1分，其余为2分

用于合成氨的工业煤气中含有H₂S、C₂H₅SH（乙硫醇）、COS（羰基硫）、CS₂等含硫化合物，工业上无机硫常用氧化锌法处理，有机硫可用钴钼催化加氢处理。

H₂S ＋ ZnO ="=" ZnS ＋ H₂O；     C₂H₅SH ＋ ZnO ="=" ZnS ＋ C₂H₄ ＋ H₂O；

C₂H₅SH ＋ H₂ ="=" C₂H₆ ＋ H₂S；   COS ＋ H₂ ="=" CO ＋ H₂S；  CS₂ ＋ 4H₂ ="=" CH₄＋ 2H₂S

(1)钴原子在基态时核外电子排布式为________________________。

(2)下列有关分子结构的说法正确的是_______________（填字母）。

A．C₂H₄分子中有5个σ键和1个π键

B．COS分子（结构如右图）中键能C＝O＞C＝S

C．H₂S分子呈V形结构           D．CH₄、C₂H₆分子中碳原子均采用sp³杂化

(3)下列有关说法不正确的是____________________（填字母）。

A．H₂O、CO、COS均是极性分子

B．相同压强下沸点：CS₂＞CO₂

C．相同压强下沸点：C₂H₅SH＞C₂H₅OH

D．相同压强下沸点：CO＞N₂

(4)β-ZnS的晶胞结构如右图，晶胞中S^2-数目为_________个。S²的配位数是_______________

(5)具有相似晶胞结构的ZnS和ZnO，ZnS熔点为1830℃，ZnO熔点为1975℃，后者较前者高是由于_____________________________________________________________。

(6)钼的一种配合物化学式为：Na₃[Mo(CN)₈]?8H₂O，中心原子的配位数为_____________________。写出与CN^—的电性相同，结构相似的一种微粒的电子式_________________

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(选修三——物质结构与性质）氮和磷元素的单质和化合物在农药生产及工业制造业等领域用途非常广泛，请根据提示回答下列问题：

(l)科学家合成了一种阳离子为“N5n+”、其结构是对称的，5个N排成“V”形，每个N原子都达到8电子稳定结构，且含有2个氮氮三键；此后又合成了一种含有“N5n+”化学式分“N8”的离子晶体，其电子式为__________________，其中的阴离子的空间构型为_________。

(2)2001年德国专家从硫酸钱中检出一种组成为N4H4(SO4)2的物质，经测定，该物质易溶于水，在水中以SO42-和N4H44+两种离子的形式存在。N4H44+根系易吸收，但它遇到碱时会生成类似白磷的N4分子，不能被植物吸收。1个N4H44+中含有______个σ键。

(3)氨(NH3)和膦(PH3)是两种三角锥形气态氢化物，其键角分别为107°和93.6°，试分析PH3的键角小于NH3的原因_________________________。

(4)P4S3可用于制造火柴，其分子结构如图l所示。

①P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为_______。

②每个P4S3分子中含孤电子对的数月为_______。

(5)某种磁性氮化铁的晶胞结构如图2所示，该化合物的化学式为______。若晶胞底边长为a nm，高为c nm，则这种磁性氮化铁的晶体密度为_______g/㎝3(用含a c和NA的式子表示)

(6)高温超导材料，是具有高临界转变温度(Te)能在液氮温度度条件下工作的超导材料。高温超导材料镧钡铜氧化物中含有Cu3+。基态时Cu3+的电子排布式为[Ar]______；化合物中，稀土元素最常见的化合价是＋3 ，但也有少数的稀土元素可以显示＋4价，观察下面四种稀土元素的电离能数据，判断最有可能显示＋4价的稀土元素是_____________。

几种稀土元素的电离能(单位：KJ/mol)

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[化学——选修3：物质结构与性质]

氮化硼( BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂（主要成分Na2B4O7）为起始物，经过一系列反应可以得到BN和火箭高能燃料及有机合成催化剂BF3的过程如下：

（1）写出由B2O3制备BF3的化学方程式 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ，BF3中B原子的杂化轨道类型为____　　　　 ，BF3分子空间构型为____　　　　 。

（2）在硼、氧、氟、氮中第一电离能由大到小的顺序是（用元素符号表示）____　　　　 。

（3）已知：硼酸的电离方程式为H3BO3 +H2O [B(OH)4] - +H+，试依据上述反应写出[ Al( OH)4] -的结构式____　　　　 ，并推测1mol NH4BF4（氟硼酸铵）中含有____个配位键。

（4）由12个硼原子构成如图1的结构单元，硼晶体的熔点为1873℃，则硼晶体的1个结构单元中含有____　 个B-B键。

（5）氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼（晶体结构如图2）是通常存在的稳定相可作高温润滑剂。立方相氮化硼（晶体结构如图3）是超硬材料，有优异的耐磨性。

①关于这两种晶体的说法，不正确的是____（填字母）。

a．两种晶体均为分子晶体

b．两种晶体中的B-N键均为共价键

c．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软

d．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大

②六方相氮化硼晶体内B-N键数与硼原子数之比为__　　　　　　 __，其结构与石墨相似却不导电，原因是____　　　　　　　　　　　　　　　　 。

③立方相氮化硼晶体中，每个硼原子连接____个六元环。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300 km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

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【化学—选修3：物质结构与性质】

Cu、Ni、V为制造合金及合成催化剂的重要元素。

请回答：

(1)Cu元素位于元素周期表的_________区，其基态原子有_________种能量不同的电子。

(2)[Cu(NH3)4]SO4是一种重要的配合物。与SO42-互为等电子体的分子的化学式为__________(任写一种)；NH3分子的VSEPR模型为_______________。

(3)Ni(CO)4的熔点为-25℃，沸点为43℃。其晶体类型为___________。晶体中σ键和π键的数目之比为_________。

(4)Ni可作为或与H2加成的催化剂。在相同压强下，的沸点比低，原因为_________________。

(5) 有增强胰岛素和降糖作用，其中所含非金属元素的电负性由小到大的顺序为______(用元素符号表示)；氧原子的杂化轨道类型为______________。

(6)已知：钇钡铜氧晶体的晶胞是一个长方体(如图所示），其晶胞参数分別为a nm、bnm，阿伏加德罗常数的值为NA。则该晶体的密度为________g /cm3(列出计算式即可)。

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【化学—选修3：物质结构与性质】

Cu、Ni、V为制造合金及合成催化剂的重要元素。

请回答：

(1)Cu元素位于元素周期表的_________区，其基态原子有_________种能量不同的电子。

(2)[Cu(NH3)4]SO4是一种重要的配合物。与SO42-互为等电子体的分子的化学式为__________(任写一种)；NH3分子的VSEPR模型为_______________。

(3)Ni(CO)4的熔点为-25℃，沸点为43℃。其晶体类型为___________。晶体中σ键和π键的数目之比为_________。

(4)Ni可作为或与H2加成的催化剂。在相同压强下，的沸点比低，原因为_________________。

(5) 有增强胰岛素和降糖作用，其中所含非金属元素的电负性由小到大的顺序为______(用元素符号表示)；氧原子的杂化轨道类型为______________。

(6)已知：钇钡铜氧晶体的晶胞是一个长方体(如图所示），其晶胞参数分別为a nm、bnm，阿伏加德罗常数的值为NA。则该晶体的密度为________g /cm3(列出计算式即可)。

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