【題目】2016年諾貝爾化學(xué)獎授予在“分子機(jī)器設(shè)計和合成”領(lǐng)域有突出成就的4位科學(xué)家，其研究對象之一為“分子開關(guān)”，即與大環(huán)主體分子苯芳烴、硫或氮雜環(huán)杯芳烴等有關(guān)。回答下列問題：

(1)對叔丁基杯[4]芳烴(如圖I所示)可用于ⅢB族元素對應(yīng)的離子萃取，如La2+、Sc2+。寫出基態(tài)二價鈧離子的核外電子排布式____。

(2)對于叔丁基杯[4]芳烴由4個羥基構(gòu)成杯底，羥基中氧原子的雜化方式為____，羥基間的相互作用力為_____。

(3)已知C60分子結(jié)構(gòu)和C60晶胞示意圖如圖所示：

則1個C60分子中含有的鍵個數(shù)為_____，與1個C60分子距離最近且相等的C60分子有_____個，C60晶體的密度為_____gcm3(寫出表達(dá)式）。

【答案】1s22s22p63s23p63d1(或[Ar]3d1) sp3 氫鍵 90 12

【解析】

(1)Sc為21號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2，失去4s能級2個電子形成Sc2+；

(2)O原子形成2個σ鍵，含有2對孤電子對，雜化軌道數(shù)目=2+2=4；羥基之間形成氫鍵；

(3)每個碳原子形成3個σ鍵，每σ鍵為2個碳原子共有，則平均每個碳原子形成1.5個σ鍵；C60分子處于晶胞頂點(diǎn)、面心位置，以C60頂點(diǎn)為研究，與之最近的C60分子處于面心，每個頂點(diǎn)為8個晶胞共用，每個面為2個晶胞共用，均攤法計算；均攤法計算晶胞中C60分子數(shù)目，計算晶胞質(zhì)量，晶體密度=晶胞質(zhì)量÷晶胞體積。

(1)Sc為21號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2，失去4s能級2個電子形成Sc2+，Sc2+核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d1；

(2)O原子形成2個σ鍵，含有2對孤電子對，雜化軌道數(shù)目=2+2=4，O原子雜化方式為：sp3雜化，羥基之間相互作用為氫鍵；

(3)每個碳原子形成3個σ鍵，每σ鍵為2個碳原子共有，則平均每個碳原子形成1.5個σ鍵，則一個C60分子中含有σ鍵個數(shù)為1.6×60=90，C60分子處于晶胞頂點(diǎn)、面心位置，以C60頂點(diǎn)為研究，與之最近的C60分子處于面心，每個頂點(diǎn)為8個晶胞共用，每個面為2個晶胞共用，與每個C60分子距離最近且相等的C60分子有=12，晶胞中C60分子數(shù)目=8×+6×=4，晶胞質(zhì)量m=g，則晶體密度ρ===1.67 g/cm3。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】氮是地球上含量比較豐富的一種元素，氮的化合物在工業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要的作用。

I．已知298K時，發(fā)生反應(yīng)：N2O4(g) 2NO2(g)

（1）反應(yīng)達(dá)到平衡后，壓縮容器的體積，再次達(dá)到平衡時混合氣體的顏色 ____（填“變深”、“變淺”或“不變”）。

（2）恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，已知v正=k正·p(N2O4)，v逆=k逆·p2(NO2)，Kp=___________（用k正、k逆表示）。若初始壓強(qiáng)為100kPa，k正=2.8×104s－1，當(dāng)NO2的體積分?jǐn)?shù)為40%時，v正=__________kPa·s－1。[其中p(N2O4)和p(NO2)分別是N2O4和NO2的分壓，分壓=p總×氣體體積分?jǐn)?shù)，k正、k逆為速率常數(shù)]

Ⅱ.在催化劑作用下，H2可以還原NO消除污染，反應(yīng)為：2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g) △H=akJ·mol－1

（3）若每生成7g N2放出166kJ的熱量，則a=____。

（4）該反應(yīng)分兩步進(jìn)行：

①2NO(g)＋H2(g)N2(g)＋H2O2(g) △H1

②H2O2(g)＋H2(g)2H2O(g) △H2

已知：i．總反應(yīng)分多步進(jìn)行時，較慢的一步?jīng)Q定總反應(yīng)速率；

III．總反應(yīng)的速率表達(dá)式v=kc2(NO)·c(H2)(k為速率常數(shù)，只和溫度有關(guān)）。由上述信息可知，正反應(yīng)的活化能較低的是____（填“①”或“②”）。

（5）將2molNO和1molH2充入一個恒容的密閉容器中，經(jīng)相同時間測得N2的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。低于900K時，N2的體積分?jǐn)?shù)_____（填“是”或“不是”）對應(yīng)溫度下平衡時的體積分?jǐn)?shù)，原因是_____。高于900K時，N2的體積分?jǐn)?shù)降低的可能原因是____。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】某化學(xué)興趣小組利用反應(yīng)：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+設(shè)計的原電池實(shí)驗(yàn)裝置如圖。請回答下列問題：

(1)b極發(fā)生___(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，其電極材料為___，b電極反應(yīng)式為：____。

(2)a極為____(填“正極”或“負(fù)極”)，其電極材料可能為___，a極的電極反應(yīng)式為____。

(3)該電池放電過程中，若測得電解質(zhì)溶液的質(zhì)量與時間的關(guān)系如圖所示，則反應(yīng)從開始至t1時，電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_______mol。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】下圖所示的實(shí)驗(yàn)，能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵?/span> ）

A.驗(yàn)證化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

B.證明溫度對平衡移動的影響

C.驗(yàn)證鐵發(fā)生析氫腐蝕

D.驗(yàn)證AgCl溶解度大于Ag2S

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】已知A、B為單質(zhì)，C為化合物。能實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化關(guān)系的是（ ）

A+BCC溶液A+B

①若C溶于水后得到強(qiáng)堿溶液，則A可能是Na

②若C溶液遇Na2CO3放出CO2氣體，則A可能是H2

③若C溶液中滴加KSCN溶液顯血紅色，則B可能為Fe

④若C溶液中滴加NaOH溶液有藍(lán)色沉淀生成，則B可能為Cu

A.①②B.③④C.①③D.②④

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】磷酸亞鐵鋰LiFePO4是一種新型汽車鋰離子電池的電極材料。某化工廠以鐵紅、鋰輝石LiAl（SiO3）2（含少量Ca2+、Mg2+的鹽）、碳粉等原料來生產(chǎn)磷酸亞鐵鋰。其主要工藝流程如圖：

已知：2LiAl（SiO3）2+H2SO4(濃)Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O↓

溫度/℃

20

40

60

80

溶解度(Li2CO3)/g

1.33

1.17

1.01

0.85

溶解度(Li2SO4)/g

34.2

32.8

31.9

30.7

（1）從濾渣Ⅰ中可分離出Al2O3，如圖所示。請寫出生成沉淀的離子方程式___。

（2）濾渣Ⅱ的主要成分是：___（填化學(xué)式）。

（3）向?yàn)V液Ⅱ中加入飽和Na2CO3溶液，過濾后，用“熱水洗滌”的原因是___。

（4）寫出在高溫下生成磷酸亞鐵鋰的化學(xué)方程式：___。

（5）磷酸亞鐵鋰電池總反應(yīng)為：FePO4+LiLiFePO4，電池中的固體電解質(zhì)可傳導(dǎo)Li+。試寫出該電池放電時的正極反應(yīng)：___。若用該電池電解飽和食鹽水（電解池電極均為惰性電極），當(dāng)電解池兩極共有4480mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）產(chǎn)生時，該電池消耗鋰的質(zhì)量為___。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式如下，下列有關(guān)該有機(jī)物的敘述中不正確的是

A. 其分子式為 C9H10O

B. 能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

C. 一定條件下，1mol 該有機(jī)物理論上最多能與 4mol H2 發(fā)生加成反應(yīng)

D. 一定條件下，1mol 該有機(jī)物理論上最多能與 4mol Br2 發(fā)生加成反應(yīng)

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】甲同學(xué)向做過銀鏡反應(yīng)的試管滴加0.1mol/L的Fe(NO3)3溶液(pH=2)，發(fā)現(xiàn)銀鏡部分溶解，和大家一起分析原因：

甲同學(xué)認(rèn)為：Fe3+具有氧化性，能夠溶解單質(zhì)Ag。

乙同學(xué)認(rèn)為：Fe(NO3)3溶液顯酸性，該條件下NO3－也能氧化單質(zhì)Ag。

丙同學(xué)認(rèn)為：Fe3+和NO3－均能把Ag氧化而溶解。

(1)生成銀鏡反應(yīng)過程中銀氨溶液發(fā)生_____________（氧化、還原）反應(yīng)。

(2)為得出正確結(jié)論，只需設(shè)計兩個實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證即可。

實(shí)驗(yàn)I：向溶解了銀鏡的Fe(NO3)3的溶液中加入____________（填序號，①KSCN溶液、②K3[Fe(CN)6]溶液、③稀HC1），現(xiàn)象為___________，證明甲的結(jié)論正確。

實(shí)驗(yàn)Ⅱ：向附有銀鏡的試管中加入______________溶液，觀察銀鏡是否溶解。

兩個實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了丙同學(xué)的結(jié)論。

(3)丙同學(xué)又把5mLFeSO4溶液分成兩份：第一份滴加2滴KSCN溶液無變化；第二份加入1mL0.1mol/LAgNO3溶液，出現(xiàn)白色沉淀，隨后有黑色固體產(chǎn)生（經(jīng)驗(yàn)證黑色固體為Ag顆粒），再取上層溶液滴加KSCN溶液變紅。根據(jù)上述的實(shí)驗(yàn)情況，用離子方程式表示Fe3+、Fe2+、Ag+、Ag之間的反應(yīng)關(guān)系_______________。

(4)丁同學(xué)改用如圖實(shí)驗(yàn)裝置做進(jìn)一步探究：

①K剛閉合時，指針向左偏轉(zhuǎn)，此時石墨作_________，（填“正極”或“負(fù)極。此過程氧化性：Fe3+_______Ag+（填>或<）。

②當(dāng)指針歸零后，向右燒杯中滴加幾滴飽和AgNO3溶液，指針向右偏轉(zhuǎn)。此過程氧化性：Fe3+_______Ag+（填>或<）。

③由上述①②實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)論是：_______________________。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】As2O3在醫(yī)藥、電子等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。某含砷元素（As）的工業(yè)廢水經(jīng)如圖1流程轉(zhuǎn)化為粗產(chǎn)品。

（1）“堿浸”的目的是將廢水中的H3AsO3和H3AsO4轉(zhuǎn)化為鹽。H3AsO4轉(zhuǎn)化為Na3AsO4反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________________。

（2）“氧化”時，1molAsO33-轉(zhuǎn)化為AsO43-至少需要O2______ mol。

（3）“沉砷”是將砷元素轉(zhuǎn)化為Ca5(AsO4)3OH沉淀，發(fā)生的主要反應(yīng)有：

a．Ca(OH)2（s）Ca2+（aq）+2OH-（aq） △H＜0

b．5Ca2++OH-+3AsO43-Ca5(AsO4)3OH △H＞0

研究表明：“沉砷”的最佳溫度是85℃。 用化學(xué)平衡原理解釋溫度高于85℃后,隨溫度升高沉淀率下降的原因是_____________________。

（4）“還原”過程中H3AsO4轉(zhuǎn)化為H3AsO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________。

（5）“還原”后加熱溶液，H3AsO3分解為As2O3，同時結(jié)晶得到粗As2O3。As2O3在不同溫度和不同濃度硫酸中的溶解度（S）曲線如圖2所示。為了提高粗As2O3的沉淀率，“結(jié)晶”過程進(jìn)行的操作是_______。

（6）下列說法中，正確的是 ______ （填字母）。

a．粗As2O3中含有CaSO4

b．工業(yè)生產(chǎn)中，濾液2可循環(huán)使用，提高砷的回收率

c．通過先“沉砷”后“酸化”的順序，可以達(dá)到富集砷元素的目的

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