2024版 步步高 考前三个月 化学 新高考考前特训　特训10　融合“物质结构与性质”的综合题

特训10 融合“物质结构与性质”的综合题1．钛和钛的化合物在航天、化工、建筑、日常生活中都有着广泛的用途。请回答下列问题：(1)钛在周期表中的位置是__________。(2)钛的一种常见化合物是[Ti(H2O)6]Cl3,1mol该物质中含有σ键的数目为____NA，配体H2O的VSEPR模型是____________。(3)常温下，TiCl4是易溶于CCl4、易挥发的无色液体。TiCl4挥发过程中破坏的作用力类型是____________________。(4)已知：Ⅰ.TiCl4(g)＋O2(g)TiO2(s)＋2Cl2(g)ΔH1＝－175.4kJ·mol－1Ⅱ.2C(s)＋O2(g)2CO(g)ΔH2＝－220.9kJ·mol－1①TiCl4(g)与CO(g)反应生成TiO2(s)、C(s)和氯气的热化学方程式为_____________________。升高温度对该反应的影响为______________________________________________________________________________________________________________________________________。②t℃时，向10L恒容密闭容器中充入1molTiCl4和2molO2发生反应Ⅰ,5min时达到平衡，测得TiO2的物质的量为0.2mol。0～5min内，用Cl2表示的反应速率v(Cl2)＝______________，TiCl4的平衡转化率为______________。(5)氮化钛(TiN)晶体呈金黄色，化学稳定性好，可应用于超导材料。已知氮化钛晶体结构与NaCl相同，则该晶体中阳离子的配位数为______。已知该晶体的晶胞参数为423.5pm，其晶体密度为______g·cm－3(写出表达式即可)。答案 (1)第四周期第ⅣB族(2)18 四面体形(3)分子间作用力(4)①TiCl4(g)＋2CO(g)TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s) ΔH＝＋45.5kJ·mol－1 反应速率加快，平衡正向移动，反应物的转化率增大②0.008mol·L－1·min－1 20%(5)6 eq\f(4×62×1030,NA×423.53)解析 (2)[Ti(H2O)6]3＋中Ti3＋与6个H2O共形成6个配位键，配位键属于σ键，每个H2O分子含有2个σ键，则1个[Ti(H2O)6]3＋含有σ键数目为6＋6×2＝18，则1mol[Ti(H2O)6]Cl3中含有σ键的数目为18NA；H2O分子中O原子价层电子对数为2＋eq\f(6－2×1,2)＝4，配体H2O的VSEPR模型名称是四面体形。(3)常温下，T'iCl4是易溶于四氯化碳、易挥发的无色液体，说明TiCl4属于分子晶体，TiCl4挥发过程中破坏的作用力类型是分子间作用力。(4)①根据盖斯定律，反应Ⅰ－Ⅱ得，TiCl4(g)＋2CO(g)TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s) ΔH＝ΔH1－ΔH2＝[－175.4－(－220.9)]kJ·mol－1＝＋45.5kJ·mol－1；该反应的正反应为吸热反应，升高温度，反应速率加快，平衡将向正反应方向移动，反应物的转化率将增大。②根据三段式可知， TiCl4(g)＋O2(g)TiO2(s)＋2Cl2(g)起始/mol1 2 0 0变化/mol0.2 0.2 0.2 0.4平衡/mol0.8 1.8 0.2 0.4那么v(Cl2)＝eq\f(0.4mol,10L×5min)＝0.008mol·L－1·min－1，TiCl4的平衡转化率为eq\f(0.2mol,1mol)×100%＝20%。(5)氮化钛晶体具有NaCl型结构，则该晶体中阳离子的配位数为6，晶胞中相当于含有4个“TiN”，晶胞质量为4×eq\f(62,NA)g，晶胞参数为423.5pm，则晶体密度ρ＝eq\f(\f(4×62,NA)g,423.5×10－10cm3)＝eq\f(4×62×1030,NA×423.53)g·cm－3。2．铁和锡是常用于食品包装的金属，其化合物在工业上也广泛应用。Ⅰ.锡与形成化合物种类最多的元素同主族，某锡的化合物可作为治疗癌症药物的原料，结构如图(Bu-n为正丁基)。(1)Sn位于元素周期表的______区。(2)结构中一个Sn原子形成的配位键有____个，结构中N原子的杂化类型为__________。Ⅱ.由工业磷化渣[主要成分是FePO4，杂质为Zn2Fe(PO4)2(FeⅡ)]来制备锂电池原料磷酸铁的工业流程如下。已知：常温下，Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10－39；Ksp[Zn(OH)2]＝1×10－17。(3)“碱浸”过程中，提高浸出率的方法有____________(写出一条即可)。(4)写出Zn2Fe(PO4)2“碱浸”过程中反应的化学方程式：______________________________，若以离子浓度为1×10－5mol·L－1时视为沉淀完全。“碱浸”中，若将Zn2＋沉淀完全，pH应为______。(5)“步骤A”的名称为__________。(6)理论上，电池级要求磷酸铁中铁磷的物质的量比为1.0，实际pH对产物的影响如图1所示，要达此标准，“搅拌”步骤中控制的pH为________________________________________。(7)磷酸铁锂电池是绿色环保型电池，石墨作为锂离子电池的负极材料，Li＋嵌入石墨的两层间，导致石墨的层堆积方式发生改变，形成化学式为LixCy的嵌入化合物，平面结构如图2所示，则x∶y为________。答案 (1)p (2)3 sp2 (3)粉碎(或搅拌等)(4)4Zn2Fe(PO4)2＋24NaOH＋O2＋2H2O===8Na3PO4＋8Zn(OH)2＋4Fe(OH)3 8(5)萃取、分液 (6)2.0 (7)1∶6解析 (4)由于过滤1生成的沉淀为Fe(OH)3和Zn(OH)2，则反应的化学方程式为4Zn2Fe(PO4)2＋24NaOH＋O2＋2H2O===8Na3PO4＋8Zn(OH)2＋4Fe(OH)3；Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2＋)·c2(OH－)＝10－17，当c(Zn2＋)＝10－5mol·L－1时，c(OH－)＝eq\r(\f(1×10－17,10－5))mol·L－1＝10－6mol·L－1，则c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)＝eq\f(10－14,10－6)mol·L－1＝10－8mol·L－1，所以c(Zn2＋)＝10－5mol·L－1时，pH＝8。(5)加入双硫腙后，混合物分为有机相和余液，所以双硫腙是萃取剂，步骤A为萃取、分液。(7)根据均摊法，每个碳环实际占用2个碳原子，实际上每个Li＋占用6个碳原子，所以x∶y为1∶6。3．钴是重要的金属材料，以镍电解钴渣[主要成分为Co(OH)3、Fe(OH)3、Ni(OH)3等氢氧化物]为原料制备氢氧化高钴[Co(OH)3]的流程如下：已知：①氧化性：Ni(OH)3＞Co(OH)3＞NaClO3＞Fe3＋；②Ni2＋一般在pH≥3.2时，才能被氧化水解生成Ni(OH)3沉淀。(1)Co是27号元素，Co原子的价层电子排布式为________。(2)前一个“溶解”过程得到的溶液中含有的主要阳离子有H＋、Co2＋、______。(3)“除铁”过程加入Na2CO3的作用是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)“一次沉钴”会夹带生成少量的Ni(OH)3沉淀，利用含Co2＋母液淘洗沉淀的目的是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)“二次沉钴”过程生成Co(OH)3的总反应化学方程式为____________________________。(6)钴氧化物和Al2O3按照适量的比例高温煅烧可得到钴蓝，钴蓝可用于青花瓷的颜料。钴蓝晶体是由图1所示的结构构成。图1包含Ⅰ型和Ⅱ型两种小立方体。图2是钴蓝的晶胞，已知钴原子位于顶点和面心。①图2所示字母中，Ⅰ型小立方体分别是a、____(填字母)。②用NA表示阿伏加德罗常数的值，则钴蓝晶体密度为______g·cm－3(列出表达式)。答案 (1)3d74s2(2)Ni2＋、Fe2＋(3)调节溶液的pH，促进Fe3＋水解生成黄钠铁矾(4)Co2＋将Ni(OH)3还原为Ni2＋，同时洗去吸附的可溶性杂质(5)2CoSO4＋Cl2＋3Na2CO3＋3H2O===2Co(OH)3↓＋2NaCl＋2Na2SO4＋3CO2↑(6)①c、f ②eq\f(1416×1030,8a3NA)解析 (2)因氧化性：Ni(OH)3＞Co(OH)3＞NaClO3＞Fe3＋，SO2有还原性，则溶解过程中发生反应2X(OH)3＋2H＋＋SO2===2X2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H2O(X＝Ni、Co、Fe)，所以溶液中含有的主要阳离子有过量的H＋，以及反应生成的Co2＋、Ni2＋、Fe2＋。(4)因氧化性：Ni(OH)3＞Co(OH)3＞NaClO3＞Fe3＋，Co2＋和Ni(OH)3发生反应Co2＋＋Ni(OH)3===Ni2＋＋Co(OH)3，因此利用含Co2＋母液淘洗沉淀的目的是Co2＋将Ni(OH)3还原为Ni2＋，同时洗去吸附的可溶性杂质等。(6)①根据图1中Ⅰ型、Ⅱ型小立方体结构，图2中Ⅰ型小立方体位于图2中上层ac对角线的位置、下层f位置，故分别是a、c、f。②图2所示晶胞质量为eq\f(59×8＋16×32＋27×16,NA)g＝eq\f(1416,NA)g，晶胞体积为(2apm)3，所以密度为ρ＝eq\f(\f(1416,NA)g,8a3×10－30cm3)＝eq\f(1416×1030,8a3NA)g·cm－3。4．氮在自然界中的存在十分广泛。某实验小组对不同含氮物质做了相关研究。请回答下列问题：(1)氨的用途十分广泛，是制造硝酸和氮肥的重要原料。298K、101kPa条件下。合成氨每产生2molNH3，放出92.2kJ热量。已知：1molN—H键断裂吸收的能量约等于________kJ。(2)将NH3和NO2以一定的流速，分别通过甲、乙两种催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO2含量，从而确定尾气脱氮率(即NO2的转化率)，结果如图所示：a点____(填“是”或“不是”)平衡状态；脱氮率a～b段呈现如图变化，原因是____________。(3)一种铁氮化合物具有高磁导率，可用于制电子元件，其晶胞结构如图所示。①该铁氮化合物的化学式为_______________________________________________________。②该晶体结构的另一种晶胞表示中，N处于顶点位置，则Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)分别处于___________、__________位置。(4)①25℃时，将10mL0.03mol·L－1NH4Cl溶液和10mL0.01mol·L－1AgNO3溶液混合(忽略溶液混合后的体积变化)，混合后溶液中c(Ag＋)为______________