碳族元素和硼族元素

碳族元素和硼族元素 第 1题 (共 6分 ) 实验室制备少量硅一般采用镁粉还原 后用稀盐酸洗涤产品以除去杂质。某同学在进行上述操作时，在制得的产品中加 (1)请用化学方程式解释： 稀盐酸洗涤产品可除去哪些主要杂质 ? 为什么加 (2)请设计一个实验来验证你的解释。 (不必画出装置图，也不必指出具体化学药品，不要写方程式，只要简明指出方法。 ) 1 (共 6分 ) (1) 22O+g 22) 在 或惰性气体 )，对硅烷气体进行检验。 2+ (不要求 ) (方程式各 1分，检验 1分 ) 第 2 题 (8 分 ) 发现开创了国际科学的一个新领域，除 子本身具有诱人的性质外，人们发现它的金属掺杂体系也往往呈现出多种优良 性质，所以掺杂 为当今的研究热门领域之一。经测定 体为面心立方结构，晶胞参数 a=1420 掺杂碱金属钾能生成盐，假设掺杂后的 K+填充 子堆积形成的全部八面体空隙，在晶体中以 K+和 存在，且 可近似看作与 子半径相同的球体。已知 C 的范德华半径为 170K+的离子半径 133 11 掺杂后晶体的化学式为 ；晶胞类型为 ； 如果为 顶点，那么 K+所处的位置是 ；处于八面体空隙中心的 K+到最邻近的 中心的距离是 11 实验表明 杂 K+后的晶胞参数几乎没有发生变化，试给出理由。 11 计算预测 内可容纳的掺杂原子的半径。 第 11 题 (8 分 ) 11面心立方晶胞 体心和棱心 710(各 1 分 ,共 4 分 ) 11子形成面心立方最密堆积 ,由其晶胞参数可得 子的半径： 0 2221 4 2 022)( 60 所以 子 堆积形成的八面体空隙可容纳的球半径为： r(容纳 )=r(堆积 )=02=208个半径远大于 K+的离子半径 133以对 子堆积形成的面心立方晶胞参数几乎没有影响 (2分 ) 11因 r(502以 心到 C 原子中心的距离为： 50232 以空腔半径，即 内可容纳原子最大半径为： 33262 3 题 (共 11 分 )2005 年 1 月美国科学家在 发表论文，宣布发现了 超原子结构，并预言其他金 属原子也可能存在类似的结构，这是一项将对化学、物理以及材料领域产生重大影响的发现，引起了科学界的广泛关注。这种超原子是在 碘化物中发现的，以 13 个 子或 14 个 子形成 子化学计算结果表明， 成 12 个 表面， 1 个 中心的三角二十面体结构， l 原子跟 上的一个三角形的 3 个 成 而获得的。文章还指出， 原子都是具有 40 个价电子时最稳定。 (1) 根据以上信息可预测 稳定化合价态 分别为 和 。 具有元素周期表中哪 类化学元素的性质，理由是： (2) 对 长的测定十分困难，而理论计算表明， 的 长与金属铝的 长相当，已知金属铝的晶体结构采取面心立方最密堆积，密度约为 估算 键长。 (3) 角二十面体中有 多少个 四面体空隙， 假设为正四面体空 隙 ， 如果在其中搀杂其他原子，请通过计算估计可搀杂原子的半径最大为多少 ? 12 (共 11 分 ) (1) 1 +2 ( (2 分，各 1 分 ) 碱土金属 因为 易失去 2 个电子而呈现 +2 价 (1 分 ) (2) 根据晶体密度公式可得：323 27 故晶胞参数 =405为金属铝形成面心立方晶胞，所以原子半径与晶胞参数之间的关系为： 4 34 0 54 24 242 所以估计 长约为： 2r=2 14386(3 分 ) (3) 有 20 个四面体空隙 (2 分 ) 设 半径为 R，正四面体空隙可以填充的内切球半径为 r， 则正四面体边长 b=2R，立方体边长 立方体对角线为： )2()2( 2122 621 所以 2 6( (3 分 ) （ 2003） 第 5 题 （ 8 分 ） 在 30下，将过氧 化氢加到硼酸和氢氧化钠的混合溶液中，析出一种无色晶体 X。组成分析证实，该晶体的质量组成为 B ， H 。加热 X，得无色晶体 Y。 a 是一种温和的氧化剂，常温下在干燥空气里稳定，但在潮湿热空气中分解放氧，广泛用作洗涤剂、牙膏、织物漂白剂和美发产品，也用于有机合成。结构分析证实 X 和 Y 的晶体中有同一种阴离子离子中硼原子的化学环境相同，而氧原子却有两种成键方式。 4 1 写出 X、 Y 的最简式，给出推理过程。 X 的最简式； Y 的最简式； 各 1 分；写成水合物也可 ) 推理过程： B H O 1 8 7 是脱水过程。 3则 3/ 若 X 是 4 Y 中 质量分数为 23/符合题意。） (1分 ) 4 2 用最恰当的视角画出 子用元素符号表示，共价键用短线表示）。 H O 分； 不写“ 2 ”不扣分。 ) 参考图形： （ 2004 年）第 13 题（ 9 分） 某过渡金属元素 M 同 （ 已换算成标准状况 ）一氧化碳完全反应生成反磁性四配位络合物。 该配合物在一定条件下跟 氧 反应 生成与 同一晶型的氧化物。 1 推断该金属是什么； 2 在 一定 温度下 在三氧化二铝表面自发地分散并形成 “ 单分子层 ” 。理论上可以计算单层分散量，实验上亦能测定。 (a)说明 三氧化二铝表面能自发分散的 主要 原因。 (b)三氧化二铝表面上铝离子的配位是不饱和的。 的氧离子在三氧化二铝表面上形成密置单层。 画出 此模型 的图形； 计算 三氧化二铝 （ 比表面为 178 m2/g） 表面 上的 最大 单层分散量（ g/（ 氧离子的半径为 140 。 1 （ M） （ 1） 1 4（ 1 分） 1 M 是 （ 1 分） （共 2 分） 2 (a)主要原因是 混乱度（ 熵 ） 增加了（从表面化学键角度 讨论焓变 、 熵变和 自由能变化 也可 ） 。（ 1分） (b)氧离子在氧化铝表面作密置单层排列，镍离子有规律地填入三角形空隙 （ 图 ） 。 （密置层 1 分，填隙 1 分， 共 2 分） 1 个 “ 截面： (2)2 (214010 12m)2 0 202 分） 1面可铺 ： 10 20019（ 1 分） 相当于： 1019m 2 023 1 0 3g(（ 1 分）（共 4 分） （将 1 个 “ 截面 算成 0 20 应的 1面可铺 为 019，不扣分。 （ 2006 年）第 11 题 （ 11 分） 磷化硼是一种受到高度关注的耐磨 涂料，它可用作金属的表面保护层。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。 36 （ 1 分） (画不画磷上的孤对电子不影响得分） 平面三角形 三角锥 （ 2 分） 11 磷化硼晶体中磷原子作立方最密堆积，硼原子填入四面体空隙中。画出磷化硼的正当晶胞示意图。 ( 注：填入另外四个四面体空隙也可，但不能一层空一层填） （ 2 分） 11知磷化硼的晶胞参数 a = 478 算晶体中硼原子和磷原子的核间距（ 2 0 7 p 8341341 a 或 ( 2 分 ) 11 画出磷化硼正当晶胞沿着 体对角线方向的投影（用实线圆圈表示 P 原子的投影，用虚线圆圈表示B 原子的投影）。 ( 4 分 ) （ 2007） 第 6 题 （ 12 分） 尿素受热生成的主要产物与 应，得到化合物 A（三钠盐）。 A 与氯 气反应，得到化合物 B，分子式 B 是一种大规模生产的化工产品，全球年产达 40 万吨以上，我国年生产能力达 5 万吨以上。 B 在水中能持续不断地产生次氯酸和化合物 C，因此广泛用于游泳池消毒等。 10出化合物 A 的阴离子的结构式。 10出化合物 B 的结构式并写出它与水反应的化学方程式。 10合物 C 有一个互变异构体，给出 C 及其互变异构体的结构式。 10出上述尿素受热发生反应的配平方程式。 2007 第 7 题 （ 12 分） 通常，硅不与水反应，然而，弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解，生成 H)4。 1知反应分两步进行，试用化学方程式表示上述溶解过程。 早在上世纪 50 年代就发现了 存在，人们曾提出该离子结构的多种假设，然而，直至 1999 年，才在低温下获得该离子的振动 由此提出该离子的如下结构模型：氢原子围绕着碳原子快速转动；所有 的键长相等。 1离子的结 构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。 1离子 是（ ）。 2003 年 5 月报道，在石油中发现了一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用做合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下： 1该分子的分子式为 ； 1该分子有无对称中心？ 1该分子有几种不同级的碳原子？ 1该分子有无手性碳 原子？ 该分子有无手性？ 第 2 题（ 13 分） 化合物 一种液态化合物，沸点 77，实验室中可用 合共热制备。在工业生产和化学实验中， 一种重要的化学试剂。在盛有 10的锥形瓶中小心地滴加 8 10 滴 观察到反应剧烈发生，液面上有白雾形成，并逸出刺激性气味的气体。 1写出 热制备 化学方程式。 2写出 全反应的化学方程式。 3设计一些简单实验来验证你写出的 化学方程式 是正确的。（只需给出实验原理和现象，无须描述实验仪器和操作）。 4工业上往往用 3 合共热来制取无水 明该种制法可行性的原因。 5 有机化学中作氯化剂。写出苯甲酸和 应的化学方程式。 6为了使（ 5