- 物质结构
- 共214题
由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流 程示意图如下:
在反射炉中,把铜精矿砂和石英砂混合加热到l000℃左右,黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物,且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。
22.该过程中两个主要反应的化学方程式分别是__________、__________;反射炉内生成炉渣的主要成分是__________。
23.冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%~50%。转炉中,将冰铜加熔剂(石英砂)在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O。生成的Cu2O与Cu2S反应,生成含Cu量约为98.5%的粗铜。该过程发生反应的化学方程式分别是__________、__________。
24.粗铜的电解精炼如右图所示。
①在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极_____(填图中的字母);
②在电极d上发生的电极反应式为____________;
③ 若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为______。
正确答案
FeSiO3
解析
①黄铜矿与空气反应生成Cu2S、FeS,根据化合价升降相等配平,反应方程式为:2CuFeS2+O2
-----Cu2S+2FeS+SO2;FeS和氧气反应生成FeO,根据化合价升降相等,配平方程式为:FeS+3O2 ------2FeO+2SO2,故答案是:2CuFeS2+O2 -------Cu2S+2FeS+SO2;FeS+3O2---------2FeO+2SO2;②生成炉渣的主要成分为:FeSiO3,故答案为:FeSiO3;
考查方向
解题思路
黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物:产物为Cu2S、FeS;部分Fe的硫化物转变为Fe的低价氧化物:产物为FeO;反射炉内生成炉渣的主要成分是FeSiO3;
易错点
化合物的性质、电解精炼铜的工作原理
正确答案
解析
Cu2S被氧化为Cu2O的反应方程式为:2Cu2S+3O2 ---------2Cu2O+2SO2;Cu2O与Cu2S发生反应的方程式为:2Cu2O+Cu2S --------6Cu+SO2↑,
故答案是:2Cu2S+3O2 --------2Cu2O+2SO2;2Cu2O+Cu2S --------6Cu+SO2↑;
考查方向
解题思路
Cu2S被氧化为Cu2O:2Cu2S+3O2 ----2Cu2O+2SO2;Cu2O与Cu2S反应:2Cu2O+Cu2S------6Cu+2SO2↑;
易错点
化合物的性质、电解精炼铜的工作原理
正确答案
①c ②Cu2++2e-=Cu③Au、Ag以单质形式沉积在阳极下方,Fe以Fe2+形式进入电解液中
解析
①c连电源正极,d连电源的负极;故c为阳极,d为阴极,故答案为:c;②粗铜板应放在阳极,即c;d阴极发生还原反应,方程式为:Cu2++2e-=Cu,故答案为:Cu2++2e-=Cu;③Au、Ag比较稳定,不反应,以单质形式沉积在c(阳极)下方,Fe失去电子变成Fe2+的形式进入电解液中,
故答案是:Au、Ag以单质形式沉积在阳极下方,Fe以Fe2+形式进入电解液中.
考查方向
解题思路
粗铜应该放在阳极,c是阳极;d是阴极,发生还原反应 Cu2++2e-=Cu;粗铜中的Au、Ag、,它们在电解槽中的下方,以单质形式沉积在c(阳极)下方;Fe以Fe2+的形式进入电解液中.
易错点
化合物的性质、电解精炼铜的工作原理
碳酸镁晶体是一种新型吸波隐形材料中的增强剂。
实验一:合成碳酸镁晶体的步骤:①配制一定浓度的MgSO4溶液和NH4HCO3溶液;②量取一定量的NH4 HCO3溶液于容器中,搅拌并逐滴加入MgSO4溶液,控制温度50℃,反应一段时间;③用氨水调节溶液pH至9.5,放置一段时间后,过滤、洗涤、干燥得碳酸镁晶体产品。
称取3.000g MgSO4样品配制250mL溶液流程如下图所示:
回答下列问题:
33.写出实验仪器名称:A ;B 。配制溶液过程中定容后的“摇匀”的实验操作为 。
34.检验碳酸镁晶体是否洗干净的方法是 。
实验二:测定产品MgCO3·nH2O中的n值(仪器和药品如图所示):
35.实验二装置的连接顺序为 (按气流方向,用接口字母abcde表示),
其中Ⅱ装置的作用是 。
36.加热前先通入N2排尽装置Ⅰ中的空气,然后称取装置Ⅱ、Ⅲ的初始质量。进行加热时还需通入N2的作用是 。
37.若要准确测定n值,至少需要下列所给数据中的 (填选项字母),写出相应1种组合情景下,求算n值的数学表达式:n= 。A.装置Ⅰ反应前后质量差m1 B.装置Ⅱ反应前后质量差m2 C.装置Ⅲ反应前后质量差m3
正确答案
电子天平(1分) 、250mL容量瓶(1分)把容量瓶瓶塞塞紧,用食指顶住瓶塞,用另一只手的手指托住瓶底,把容量瓶上下颠倒摇动多次,使溶液混合均匀。(1分)
解析
称取3.000g MgSO4样品,需要用到电子天平,故A为电子天平,配制250mL溶液需要250mL容量瓶,故B为250mL容量瓶,“摇匀”的实验操作为把容量瓶瓶塞塞紧,用食指顶住瓶塞,用另一只手的手指托住瓶底,把容量瓶上下颠倒摇动多次,使溶液混合均匀
考查方向
溶液的配制
解题思路
称取3.000g MgSO4样品,需要用到电子天平,配制250mL溶液需要250mL容量瓶
易错点
摇匀的基本操作叙述
教师点评
本题考查溶液配制的仪器及其基本步骤,属于基础内容,题目难度不大
正确答案
取最后一次洗涤液少许于试管,加入稀盐酸酸化,再加入几滴氯化钡溶液,若不再产
生白色沉淀,则说明沉淀已洗干净(其他合理答案均可)
解析
检验碳酸镁晶体是否洗干净的方法是取最后一次洗涤液少许于试管,加入稀盐酸酸化,再加入几滴氯化钡溶液,若不再产生白色沉淀,则说明沉淀已洗干净
考查方向
沉淀的洗涤
解题思路
检验沉淀已经洗涤干净的方法是检验洗涤液中是否含有硫酸根离子来检验是否洗净
易错点
操作叙述的严密性
教师点评
本题主要考查沉淀的洗涤方法,属于基本实验操作,题目难度不大
正确答案
a→e、d→b (1分) 吸收 CO2以便测定样品中碳元素的含量 (1分)
解析
加热装置Ⅰ产生的气体二氧化碳和水蒸气依次通过浓硫酸和氢氧化钠溶液吸收,可以测定二氧化碳和水蒸气的量,故装置连接顺序为a→e、d→b,其中Ⅱ装置为碱性溶液吸收CO2以便测定样品中碳元素的含量,进而计算MgCO3•nH2O中的n值
考查方向
定量测定实验
解题思路
实验目的是测定产品MgCO3•nH2O中的n值,需要测量水和二氧化碳的量,将气体通过洗气瓶进行洗气时,应该从长导管一侧通入气体
易错点
装置中导管的连接长进短出
教师点评
本题主要考查定量测定实验来确定组成,涉及实验装置的连接,题目难度不大
正确答案
将分解生成的气体全部带入装置B或C中,使其完全吸收,并防止倒吸
解析
进行加热时还需通入N2的作用是将分解生成的气体全部带入装置Ⅱ或Ⅲ中,使其完全吸收,减少测定产生的误差,并防止倒吸
考查方向
定量测定实验
解题思路
为了避免引起实验误差,保证反应产生的气体全部被装置C、D吸收,所以要通入N2排出装置内残留的气体,同时也是为了防止产生倒吸
易错点
易忽略了防倒吸的作用
教师点评
本题主要考查定量测定实验,为避免引起实验误差,需要通入N2,同时避免引起倒吸,题目难度中等
正确答案
AB (或AC或BC) (1分)
n=22(m1—m2)/9m2 [或n=22m3/9(m1—m3)或n=22m3/9m2] (2分)
解析
若B装置中无残留物,通过装置D吸收的质量为生成水的质量,装置C吸收的是分解生成的二氧化碳的质量,b.装置C反应前后质量差m2 ,装置D反应前后质量差m3,可以计算,解得
考查方向
定量计算
解题思路
若B装置中无残留物,通过装置D吸收的质量为生成水的质量,装置C吸收的是分解生成的二氧化碳的质量,据此计算物质的量得到n值
易错点
Ⅱ、Ⅲ装置的作用
教师点评
本题主要考查定量计算,涉及实验原理,计算,题目难度中等
(1)中国古代四大发明之一——黑火药,它的爆炸反应为
2KNO3+3C+SA+N2↑+3CO2↑(已配平)
①除S外,上列元素的电负性从大到小依次为 。
②在生成物中,A的晶体类型为 ,含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为 。
③已知与
结构相似,推算HCN分子中
键与
键数目之比为 。
(2)原子序数小于36的元素Q和T,在周期表中既处于同一周期又位于同一族,且原子序数T比Q多2。T的基态原子外围电子(价电子)排布为 ,的未成对电子数是 。
(3)在
的水溶液中,一定条件下存在组成为
(n和x均为正整数)的配离子,将其通过氢离子交换树脂(R-H),可发生离子交换反应:
[CrCln(H2O)6-n]x++xR-H→Rx[CrCln(H2O)6-n]x++xH+
交换出来的经中和滴定,即可求出x和n,确定配离子的组成。
将含0.0015 mol 的溶液,与R-H完全交换后,中和生成的
需浓度为0.1200 mol·L-1 NaOH溶液25.00 ml,该配离子的化学式为 。
正确答案
(1)① ②离子晶体;
③1:1
(2);4
(3)
解析
(1)①钾为活泼金属,电负性比较小;C、N、O在同周期,非金属性逐渐增强,电负性也逐渐增大;②是离子化合物,属于离子晶体,产物中含极性共价键的分子为
,其空间构型为直线型,中心原子轨道杂化类型为
;③
中
与
结构相同,含有三个键,一个
键和两个
键;另外和之间形成一个
键,所以
分子中
键与
键数目之比为2:2,即为1:1。
(2)原子序数小于36的元素Q和T,在周期表中既处于同一周期又位于同一族,应该都属于元素Ⅷ,原子序数T比Q多2,可以确定T为,Q为
,所以T的基态原子外围电子(价电子)排布为
,
即
的未成对电子数是4。
(3)中和生成的需浓度为0.1200mol·L-1
溶液25.00ml,则可以得出
的物质的量为0.12×25.00×10-3=0.0030 mol,所以x=0.0030/0.0015=0.00302;
的化合价为+3价,x=2可以得知n=1,即该配离子的化学式为
。
知识点
元素周期表中铋元素的数据见右图,下列说法正确的是
正确答案
解析
本题考查原子结构,意在考查考生对元素周期表知识记忆的再现。由元素周期表中元素方格中各种符号、数字的意义可知Bi的质子数为83,因不知中子数,无法确定其质量数,A项错误;Bi的相对原子质量为209.0,B项正确;6p亚层有3个未成对电子,C项错误;最外层5个电子分别在s、P层,能量不同,D项错误。
知识点
(一)下列有关元素锗及其化合物的叙述中正确的是
A.锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳
B.四氯化锗与四氯化碳分子都是四面体构型
C.二氧化锗与二氧化碳都是非极性的气体化合物
D.锗和碳都存在具有原子晶体结构的单质
(二)铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题:
(1)铜原子基态电子排布式为 ;
(2)用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为361pm。又知铜的密度为9.00g·cm-3,则铜晶胞的体积是
cm3、晶胞的质量是 g,阿伏加德罗常数为 (列式计算,己知Ar(Cu)=63.6);
(3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如下图),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)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,其原因是 ,反应的化学方应程式为 。
正确答案
(一) BD
(二)
(1)1s22s22p63s23p63d104s1
(2)4.7×10-23cm3 4.23×10-22g Ar(Cu)=63.6g/mol=×NA,得NA=6.01×1023mol-1。
(3)sp3 K2CuCl3
(4)过氧化氢为氧化剂,氨与Cu形成配离子,两者相互促进使反应进行。
解析
(一)锗是金属而碳是非金属元素,第一电离能要低于碳,故A错;C和Ge都是第ⅣA族元素,四氯化锗与四氯化碳都是分子晶体,其分子构型相同,故B正确;锗是金属,金属的氧化物不可能为气体化合物,故C错;锗和碳是同主族元素,晶体结构具有一定的相似性,故D正确。
(二)
(1)铜是29号元素,其基态原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s1。
(2)铜的晶胞为面心立方最密堆积,一个晶胞能分摊到4个Cu原子;1pm=10-10cm,故一个晶胞的体积为(361×10-10cm)3=4.7×10-23cm3;一个晶胞的质量为4.7×10-23cm3×9.00g·cm-3=;由Ar(Cu)=63.6g/mol=
,得NA=6.01×1023mol-1。
(3) KCuCl3中Cu元素的化合价为+2,则另一种无限长链结构中的Cu元素的化合价为+1,CuCl3原子团的化合价为-2,故其化学式为K2CuCl3。
(4)“金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应”,这是两种物质共同作用的结果:过氧化氢具有强氧化性,而氨水能与Cu2+形成配合物。
知识点
X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X与氢元素可形成XH3;Z基态原子的M层与K层电子数相等;R2+离子的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题:
(1)Y基态原子的电子排布式是________;Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是_____。
(2)XY2-离子的立体构型是_______;R2+的水合离子中,提供孤电子对的是原子是______。
(3)Z与某元素形成的化合物的晶胞如右图所示,晶胞中阴离子与阳离子的个数之比是___________。
(4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中,通入Y2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式是____________。
正确答案
(1)①1s22s22p4
②Cl
(2)①V 形
②O
(3)2:1
(4)2Cu+NH3·H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O
解析
(1) 通过红棕色气体 XY2 以及氢化物 XH3 推断出 X 为 N 元素, Y 为 O 元素,故 Y 元素的电子排布式为1s22s22p4;通过 Z 的基态原子的 M 层与 K 层电子相等,推断出 Z 原子核外有 12 个电子,故 Z 为 Mg元素,故 Z 所在周期为第三周期,第三周期中第一电离能最大的元素为 Cl 元素;
(2)XY2-为 NO2-离子,中心氮原子采取 sp2杂化,且有一对孤对电子,故空间构型为 V 形;根据 R2+离子的 3d 轨道中有九个电子可知,R 的价电子排布式为 3d104s2,故 R 为 Cu 元素,故水合铜离子中提供故对电子的原子为水分子中的氧原子,铜离子提供给空轨道;
(3)根据晶体图形可知,角上占 1/8,面心占 1/2,体心占 1,故可知晶胞中阴、阳离子个数比为 2:1
(4) 由前两问可知,该反应为 Cu 在浓氨水中与氧气反应生成[Cu(NH3)4](OH)2 的反应方程式,故离子方程式为:2Cu+NH3·H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O
知识点
16O和18O是氧元素的两种核素,NA表示阿弗加德罗常数,下列说法真确的是
正确答案
解析
A中的两种物质是同一种物质,都是氧气,故A错;B中的两种氧原子的电子数相等,核外电子排布也相等,故B错;16O、18O之间的转换,是原子核的变化,故C错;11.2L标况下的O2物质的量为0.05mol,含有的氧原子数为0.1NA,故D正确。
知识点
氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。
(1)基态硼原子的电子排布式为_________。
(2)关于这两种晶体的说法,正确的是_________(填序号)。
a. 立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大
b. 六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软
c. 两种晶体中的B-N键均为共价键
d. 两种晶体均为分子晶体
(3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为_________,其结构与石墨相似却不导电,原因是_________。
(4)立方相氮化硼晶体中,硼原子的杂化轨道类型为_________。该晶体的天然矿物在青藏高原在下约300Km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_________。
(5)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1mo NH4BF4含有_________mol配位键。
正确答案
(1)1s22s22p1
(2)b、c
(3)平面三角形;层状结构中没有自由移动的电子
(4)sp3;高温、高压
(5)2
解析
略。
知识点
早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由AI.Cu.Fe 三种金属元素组成,回答下列问题:
(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 方法区分晶体.准晶体和非晶体。
(2)基态 Fe原子有 个未成对电子,Fe3+的电子排布式为 可用硫氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为_ 。
(3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛〔CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为_ ,1mol乙醛分子中含有的σ健的数目为_ 。乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是 。Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有_ 个铜原子。
(4)Al单质为面心立方晶体,,其晶胞参数a=0.405nm,晶胞中铝原子的配位数为_ 。列式表示Al单质的密度_ g·cm-3〔不必计算出结果)。
正确答案
(1)X-射线衍射
(2)4 血红色
(3)、
6
的相对分子质量大于乙醛并且醋酸存在分子间氢键
16
(4) 12
解析
略
知识点
某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半,该元素
正确答案
解析
短周期中最外层电子数是次外层电子数一半的有Li: 和Si:
,属于非金属的是硅。硅在自然界中全部以化合态形式存在,故A正确;做光导纤维是二氧化硅而不是单质硅,故B错;二氧化硅能与氢氟酸反应,故C错;非金属性C>Si,故气体氢化物的稳定性CH4>SiH4,D错。
知识点
扫码查看完整答案与解析