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單科標(biāo)準(zhǔn)練(二)(分值:100分,建議用時(shí):50分鐘)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第182頁)可能用到的相對(duì)原子質(zhì)量:H1C12N14O16P31S32Fe56第Ⅰ卷一、選擇題:本題共7小題,每小題6分,共42分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。7.化學(xué)在生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應(yīng)用,下列敘述正確的是()A.白酒中混有少量的塑化劑,少量飲用對(duì)人體無害,可以通過過濾的方法除去B.將獼猴桃和蘋果放在一起,獼猴桃更容易成熟,是因?yàn)樘O果釋放的乙烯具有催熟作用C.氨氣可以作制冷劑,是因?yàn)榘睔庥幸欢ǖ倪€原性D.大分子化合物油脂在人體內(nèi)水解為氨基酸和甘油等小分子,才能被人體吸收B[A項(xiàng),塑化劑為有機(jī)物,易溶于酒精,只能用蒸餾進(jìn)行分離,錯(cuò)誤;B項(xiàng),乙烯對(duì)果實(shí)具有催熟作用,正確;C項(xiàng),氨氣易液化,可以作制冷劑,與氨氣的還原性無關(guān),錯(cuò)誤;D項(xiàng),油脂水解產(chǎn)物為高級(jí)脂肪酸和甘油,錯(cuò)誤。]8.設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是()A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4L的H2和22.4L的F2混合后,氣體分子數(shù)為2NAB.30g乙酸和葡萄糖混合物中的氫原子數(shù)為2NAC.常溫下,pH=12的NaOH溶液中,水電離出的氫離子數(shù)為10-12NAD.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24LC2H6含有的共價(jià)鍵數(shù)為0.6NAB[標(biāo)準(zhǔn)狀況下,HF是液態(tài),22.4L的H2和22.4L的F2混合后,氣體分子數(shù)少于2NA,A錯(cuò)誤;乙酸和葡萄糖的實(shí)驗(yàn)式均為CH2O,相對(duì)原子質(zhì)量為3030g乙酸和葡萄糖混合物中的氫原子數(shù)為2NA,B正確;常溫下,pH=12的NaOH溶液,由于缺少溶液的體積,水電離出的氫離子無法計(jì)算,C錯(cuò)誤;1molC2H6含有7mol共價(jià)鍵數(shù),標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24LC2H6含有的共價(jià)鍵數(shù)為0.7NA,D錯(cuò)誤。]9.三種常見單萜類化合物的結(jié)構(gòu)如下圖所示。下列說法正確的是()A.香葉醇和龍腦互為同分異構(gòu)體,分子式均為C10H20OB.可用金屬鈉鑒別香葉醇和月桂烯C.龍腦分子中所有碳原子在同一個(gè)平面上D.1mol月桂烯最多能與2molBr2發(fā)生加成反應(yīng)B[根據(jù)兩者的結(jié)構(gòu)可得,二者的分子式均為C10H18O,A錯(cuò)誤;鈉與香葉醇中的—OH反應(yīng)生成醇鈉與氫氣,而不會(huì)與碳碳雙鍵反應(yīng),則可用金屬鈉鑒別香葉醇和月桂烯這兩種物質(zhì),B正確;龍腦分子中含有甲基、亞甲基和次甲基,故所有碳原子不可能共平面,C錯(cuò)誤;1mol月桂烯中含3mol碳碳雙鍵,則最多可與3molBr2發(fā)生加成反應(yīng),D錯(cuò)誤。]10.下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作的敘述合理的是()A.用pH試紙檢測(cè)氣體的酸堿性時(shí),需要預(yù)先潤(rùn)濕B.蒸餾實(shí)驗(yàn)中,忘記加沸石,應(yīng)立即趁熱加入沸石C.要量取15.80mL溴水,須使用棕色的堿式滴定管D.用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)FeCl3溶液中混有的Fe2+A[蒸餾實(shí)驗(yàn)中,忘記加沸石,需要先冷卻后再加入沸石,以防劇烈的暴沸,B錯(cuò)誤;溴水具有強(qiáng)氧化性,應(yīng)該用酸式滴定管量取,C錯(cuò)誤;由于Cl-能被酸性高錳酸鉀溶液氧化,所以不能用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)FeCl3溶液中混有的Fe2+,D錯(cuò)誤。]11.已知X、Y、Z是三種原子序數(shù)依次增大的短周期元素。甲、乙、丙分別是三種元素形成的單質(zhì),A、B、C、D分別是由三種元素中的兩種形成的化合物,且A與C中均含有10個(gè)電子。它們之間轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A.原子半徑:Z>Y>XB.X與Y形成的化合物只含極性鍵C.Y有多種同素異形體,且均具有高熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)、硬度大的性質(zhì)D.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:A<CD[A與C中均含有10個(gè)電子,A燃燒可生成C,由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知A應(yīng)為CH4,丙為O2,B為CO2,C為H2O,B、C都可與乙在高溫下反應(yīng),乙應(yīng)為C,則D為CO,甲為H2,則X為氫元素,Y為碳元素,Z為氧元素,以此解答該題。]12.H3BO3(一元弱酸)可以通過電解NaB(OH)4溶液的方法制備,其工作原理如圖所示,下列敘述錯(cuò)誤的是()A.M室發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+B.N室中:a%<b%C.b膜為陰膜,產(chǎn)品室發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)原理為強(qiáng)酸制弱酸D.理論上每生成1mol產(chǎn)品,陰極室可生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下5.6L氣體D[陽極室的H+穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,原料室的B(OH)eq\o\al(-,4)穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,二者反應(yīng)生成H3BO3,則b膜為陰膜,C正確;每生成1mol產(chǎn)品,M室生成1molH+,N室生成0.5molH2,其標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2L氣體,D錯(cuò)誤。]13.(2019·四川名校聯(lián)考)已知:p[c(HX)/c(X-)]=-lg[c(HX)/c(X-)]。室溫下,向0.10mol·L-1HX溶液中滴加0.10mol·L-1NaOH溶液,溶液pH隨p[c(HX)/c(X-)]變化關(guān)系如圖所示。下列說法不正確的是()A.溶液中水的電離程度:a<b<c B.圖中b點(diǎn)坐標(biāo)為(04.75)C.c點(diǎn)溶液中:c(Na+)=10cD.室溫下HX的電離常數(shù)為10-4.75C[電離平衡常數(shù)只受溫度的影響,因此用a或c點(diǎn)進(jìn)行判斷,用a點(diǎn)進(jìn)行分析,c(HX)/c(X-)=10,c(H+)=10-3.75mol·L-1,HX的電離平衡常數(shù)的表達(dá)式Ka=c(X-)×c(H+)/c(HX),代入數(shù)值,Ka=10-4.75,由于a、b、c均為酸性溶液,因此溶質(zhì)均為“HX和NaX”,不可能是NaX或NaX和NaOH,pH<7說明HX的電離程度大于X-的水解程度,即只考慮HX電離產(chǎn)生H+對(duì)水的抑制作用,然后進(jìn)行分析。]第Ⅱ卷二、非選擇題(包括必考題和選考題兩部分。第26~28題為必考題,每個(gè)試題考生都必須作答。第35~36題為選考題,考生根據(jù)要求作答。)(一)必考題(3題,共43分)26.(14分)(2019·福建高三質(zhì)量檢測(cè))工業(yè)上乙醚可用于制造無煙火藥。實(shí)驗(yàn)室合成乙醚的原理如圖:主反應(yīng):2CH3CH2OHeq\o(→,\s\up8(濃硫酸),\s\do10(145℃))CH3CH2OCH2CH3+H2O;副反應(yīng):CH3CH2OHeq\o(→,\s\up8(濃硫酸),\s\do10(170℃))CH2=CH2↑+H2O。[乙醚制備]裝置設(shè)計(jì)如圖(部分裝置略):(1)儀器a是________(寫名稱);儀器b應(yīng)更換為下列的________(填標(biāo)號(hào))。A.干燥管 B.直形冷凝管C.玻璃管 D.安全瓶(2)實(shí)驗(yàn)操作的正確排序?yàn)開_______(填標(biāo)號(hào)),取出乙醚立即密閉保存。a.安裝實(shí)驗(yàn)儀器b.加入12mL濃硫酸和少量乙醇的混合物c.檢查裝置氣密性d.熄滅酒精燈e.通冷卻水并加熱燒瓶f.拆除裝置g.控制滴加乙醇速率與餾出液速率相等(3)反應(yīng)溫度不超過145℃,其目的是____________________________________________________________________________。若滴入乙醇的速率明顯超過餾出液速率,則反應(yīng)速率會(huì)降低,可能的原因是___________________________________________________________________________________________________________。[乙醚提純](4)粗乙醚中含有的主要雜質(zhì)為________;無水氯化鎂的作用是_____________________________________________________。(5)操作a的名稱是________;進(jìn)行該操作時(shí),必須用水浴代替酒精燈加熱,其目的與制備實(shí)驗(yàn)中將尾接管支管接至室外相同,均為___________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)儀器a是三頸燒瓶。儀器b為球形冷凝管,應(yīng)更換為直形冷凝管。(2)實(shí)驗(yàn)操作順序:先按照從左到右,從下到上安裝實(shí)驗(yàn)儀器,再檢查裝置氣密性,然后加入反應(yīng)物,為了防止冷凝管遇冷破裂同時(shí)保證冷凝效果,先通冷卻水后加熱燒瓶,實(shí)驗(yàn)過程中控制滴加乙醇速率與餾出液速率相等,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后先熄滅酒精燈后停止通入冷卻水,最后拆除裝置。(3)根據(jù)提供信息,反應(yīng)溫度為170℃時(shí),有副反應(yīng)發(fā)生,因此反應(yīng)溫度不超過145℃,其目的是避免副反應(yīng)發(fā)生。若滴入乙醇的速率明顯超過餾出液速率,則反應(yīng)混合物的溫度會(huì)降低,從而導(dǎo)致反應(yīng)速率降低。(4)乙醇容易揮發(fā),因此粗乙醚中含有的主要雜質(zhì)為乙醇。無水氯化鎂的作用是干燥乙醚。(5)操作a是從干燥后的有機(jī)層(主要含乙醇和乙醚)中分離出乙醚,故操作a為蒸餾。無水乙醚遇熱容易爆炸,故蒸餾時(shí)用水浴代替酒精燈加熱,目的是避免引發(fā)乙醚蒸氣燃燒或爆炸。[答案](1)三頸燒瓶(三口燒瓶)B(2)acbegdf(3)避免副反應(yīng)發(fā)生溫度驟降導(dǎo)致反應(yīng)速率降低(4)乙醇(或其他合理答案)干燥乙醚(5)蒸餾避免引發(fā)乙醚蒸氣燃燒或爆炸27.(14分)鋰離子電池是目前具有最高比能量的二次電池。LiFePO4可極大地改善電池體系的安全性能,且具有資源豐富、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境友好等特點(diǎn),是鋰離子電池正極材料的理想選擇。生產(chǎn)LiFePO4的一種工藝流程如圖:已知:Ksp(FePO4·xH2O)=1.0×10-15,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。(1)在合成磷酸鐵時(shí),步驟Ⅰ中pH的控制是關(guān)鍵。如果pH<1.9,F(xiàn)e3+沉淀不完全,影響產(chǎn)量;如果pH>3.0,則可能存在的問題是_____________________________________________________。(2)步驟Ⅱ中,洗滌是為了除去FePO4·xH2O表面附著的________等離子。(3)取3組FePO4·xH2O樣品,經(jīng)過高溫充分煅燒測(cè)其結(jié)晶水含量,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:實(shí)驗(yàn)序號(hào)123固體失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)19.9%20.1%20.0%固體失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)=eq\f(樣品起始質(zhì)量-剩余固體質(zhì)量,樣品起始質(zhì)量)×100%,則x=________(精確至0.1)。(4)步驟Ⅲ中研磨的作用是_____________________________________________________________________________________。(5)在步驟Ⅳ中生成了LiFePO4、CO2和H2O(g),則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________。(6)H3PO4是三元酸,如圖所示是常溫下溶液中含磷微粒的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(δ)隨pH變化示意圖。則POeq\o\al(3-,4)第一步水解的水解常數(shù)K1的表達(dá)式為______________________,K1的數(shù)值最接近________(選填字母)。A.10-12.4 B.10-1.6C.10-7.2 D.10-4.2[解析](1)由于Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,由合成磷酸鐵時(shí),pH<1.9,F(xiàn)e3+沉淀不完全;pH>3.0,易生成Fe(OH)3沉淀,影響磷酸鐵的純度。(2)步驟Ⅰ在反應(yīng)釜中進(jìn)行,加入H3PO4、Fe(NO3)3溶液,并用氨水調(diào)pH=2.0~3.0,控制反應(yīng)物的量,反應(yīng)生成磷酸鐵后,溶液中的溶質(zhì)主要是NH4NO3,故洗滌是為了除去FePO4·xH2O表面吸附的NHeq\o\al(+,4)、NOeq\o\al(-,3)、H+等離子。(3)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,F(xiàn)ePO4·xH2O樣品固體失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值為20.0%,取mg固體樣品進(jìn)行計(jì)算:n(FePO4)=eq\f(mg×80.0%,151g·mol-1),n(H2O)=eq\f(mg×20.0%,18g·mol-1),則有x=eq\f(nH2O,nFePO4)=eq\f(\f(mg×20.0%,18g·mol-1),\f(mg×80.0%,151g·mol-1))≈2.1。(4)步驟Ⅲ是在FePO4·xH2O中加入葡萄糖和Li2CO3研磨、干燥,作用是使反應(yīng)物混合均勻,增大反應(yīng)速率,提高反應(yīng)產(chǎn)率。(5)步驟Ⅳ是在Ar氣保護(hù)下、用600℃溫度煅燒,生成了LiFePO4、CO2和H2O(g),其中鐵元素由+3價(jià)降低到+2價(jià),葡萄糖則被氧化生成CO2和H2O(g),則氧化劑為FePO4·xH2O,還原劑為葡萄糖(C6H12O6),根據(jù)得失電子守恒可得:n(FePO4·xH2O)×(3-2)=n(C6H12O6)×(4-0)×6,則有n(FePO4·xH2O)∶n(C6H12O6)=24∶1。(6)POeq\o\al(3-,4)第一步水解的反應(yīng)式為POeq\o\al(3-,4)+H2OHPOeq\o\al(2-,4)+OH-,故水解常數(shù)表達(dá)式為K1=eq\f(cHPO\o\al(2-,4)·cOH-,cPO\o\al(3-,4))。由題圖可知,當(dāng)pH=12.4時(shí),溶液中POeq\o\al(3-,4)、HPOeq\o\al(2-,4)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為0.5,此時(shí)c(POeq\o\al(3-,4))=c(HPOeq\o\al(2-,4)),故常溫下水解常數(shù)K1=eq\f(cHPO\o\al(2-,4)·cOH-,cPO\o\al(3-,4))=c(OH-)=1012.4-14=10-1.6。[答案](1)生成Fe(OH)3雜質(zhì),影響磷酸鐵的純度(2)NOeq\o\al(-,3)、NHeq\o\al(+,4)、H+(只要寫出NOeq\o\al(-,3)、NHeq\o\al(+,4)即可)(3)2.1(4)使反應(yīng)物混合均勻,增大反應(yīng)速率,提高反應(yīng)產(chǎn)率(答案合理即可)(5)24∶1(6)eq\f(cHPO\o\al(2-,4)·cOH-,cPO\o\al(3-,4))B28.(15分)許多含氮物質(zhì)是農(nóng)作物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。(1)肼(N2H4)、N2O4常用于航天火箭的發(fā)射。已知下列反應(yīng):①N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=+180kJ·mol-1②2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH=-112kJ·mol-1③2NO2(g)N2O4(g)ΔH=-57kJ·mol-1④2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)ΔH=-1136kJ·mol-1則N2H4與O2反應(yīng)生成氮?dú)馀c水蒸氣的熱化學(xué)方程式為_____________________________________________________。(2)一定溫度下,向某密閉容器中充入1molNO2,發(fā)生反應(yīng):2NO2(g)N2O4(g),測(cè)得反應(yīng)體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與壓強(qiáng)之間的關(guān)系如圖所示:①a、b、c三點(diǎn)逆反應(yīng)速率由大到小的順序?yàn)開_______。平衡時(shí)若保持壓強(qiáng)、溫度不變,再向體系中加入一定量的Ne,則平衡________移動(dòng)(填“正向”“逆向”或“不”)。②a點(diǎn)時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率為______,用平衡分壓代替平衡濃度也可求出平衡常數(shù)Kp,則該溫度下Kp=______Pa-1。(3)已知在一定溫度下的可逆反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)中,v正=k正c(N2O4),v逆=k逆c2(NO2)(k正、k逆只是溫度的函數(shù))。若該溫度下的平衡常數(shù)K=10,則k正=________k逆。升高溫度,k正增大的倍數(shù)________(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍數(shù)。(4)氨氣是合成眾多含氮物質(zhì)的原料,利用H2-N2-生物燃料電池,科學(xué)家以固氮酶為正極催化劑、氫化酶為負(fù)極催化劑,X交換膜為隔膜,在室溫條件下即實(shí)現(xiàn)了合成NH3的同時(shí)還獲得電能。其工作原理圖如下:則X膜為________交換膜,正極上的電極反應(yīng)式為__________________________________________________________________________。[解析](1)由蓋斯定律知(①+②+③+④)/2即可得到N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=-562.5kJ·mol-1。(2)①由圖知,a點(diǎn)到c點(diǎn)的過程中,N2O4的體積分?jǐn)?shù)不斷增大,故逆反應(yīng)速率不斷增大。一定溫度下,保持壓強(qiáng)不變,加入稀有氣體,相當(dāng)于降低壓強(qiáng),故平衡向左移動(dòng);②a點(diǎn)時(shí),設(shè)消耗了xmolNO2,則生成0.5xmolN2O4,剩余(1-x)molNO21-x=0.5x,x=2/3mol,此時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率約為66.7%,平衡時(shí)p(N2O4)=0.96p0,p(NO2)=0.04p0,由此可求出Kp=600/p0。(3)當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),v正=v逆,即k正·c(N2O4)=k逆·c2(NO2)。k正=k逆·c2(NO2)/c(N2O4)=k逆·k=10k逆;該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正方向移動(dòng),k正增大的倍數(shù)大于k逆增大的倍數(shù)。(4)由圖知,正極上N2轉(zhuǎn)化為NH3時(shí)需要結(jié)合氫元素,故負(fù)極上生成的H+應(yīng)移向正極,X膜為質(zhì)子交換膜或陽離子交換膜,N2在正極上得到電子后轉(zhuǎn)化為NH3。[答案](1)N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=-562.5kJ·mol-1(2)c>b>a逆向66.7%600/p0(3)10大于(4)陽離子(或質(zhì)子)N2+6e-+6H+=2NH3(二)選考題(請(qǐng)考生從所給出的2道題中任選一道作答)35.[化學(xué)—選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)](15分)N、Fe是兩種重要的元素,其單質(zhì)及化合物在諸多領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。(1)基態(tài)氮原子最高能級(jí)的電子云輪廓圖形狀為__________;氫原子的第一電離能比氧原子的大,其原因是________________________________,基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布圖為________________。(2)在高壓下氮?dú)鈺?huì)發(fā)生聚合得到高聚氮,晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。晶體中每個(gè)氮原子與另外三個(gè)氮原子結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。氮原子的雜化軌道類型為________。這種高聚氮N—N鍵的鍵能為160kJ·mol-1,而N2的鍵能為942kJ·mol-1,其可能潛在的應(yīng)用是___________________________。(3)疊氮化鈉和氫疊氮酸(HN3)已一步步進(jìn)入我們的生活,如汽車安全氣囊等。①寫出與Neq\o\al(-,3)屬于等電子體的一種分子________(填分子式)。②氫疊氮酸(HN3)可由肼(N2H4)被HNO2氧化制得,同時(shí)生成水。下列敘述錯(cuò)誤的是________(填標(biāo)號(hào))。A.上述生成HN3的化學(xué)方程式為N2H4+HNO2=HN3+2H2OB.NaN3的晶格能大于KN3的晶格能C.氫疊氮酸(HN3)和水能形成分子間氫鍵D.HN3和N2H4都是由極性鍵和非極性鍵構(gòu)成的非極性分子(4)一種鐵、碳形成的間隙化合物的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,其中碳原子位于鐵原子形成的八面體的中心。每個(gè)鐵原子又為兩個(gè)八面體共用。則該化合物的化學(xué)式為________。[解析](2)氮原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+eq\f(5-3×1,2)=4,氮原子的雜化軌道類型為sp3;這種高聚氮N—N鍵的鍵能為160kJ·mol-1,而N2的鍵能為942kJ·mol-1,其可能潛在的應(yīng)用是制炸藥(或高能燃料)。(3)鈉離子的半徑小于鉀離子,故NaN3的晶格能大于KN3的晶格能,B正確;氫疊氮酸(HN3)和水能形成分子間氫鍵,C正確;HN3是極性分子,N2H4是非極性分子,D不正確。(4)根據(jù)均攤原則每個(gè)鐵原子又為兩個(gè)八面體共用,所以鐵與碳原子數(shù)比是6×eq\f(1,2)∶1=3∶1,故化合物的化學(xué)式為Fe3C。[答案](1)啞鈴形(紡錘形)氮原子的2p軌道電子處半充滿狀態(tài),比較穩(wěn)定(2)sp3制炸藥(或高能燃料)(3)CO2或N2OD(4)Fe3C36.[化學(xué)—選修5:有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)](15分)髙分子聚合物Nomex芳綸(G)耐熱性好、強(qiáng)度髙,是一種很好的絕熱材料和阻燃纖維,下圖是Nomex芳綸的合成路線圖:(1)A的名稱為________;④的反應(yīng)類型為________;G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為____________________。(2)
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