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1、碳族元素和硼族元素第1題(共6分)實驗室制備少量硅一般采用鎂粉還原SiO2的方法，然后用稀鹽酸洗滌產品以除去雜質。某同學在進行上述操作時，在制得的產品中加HCl洗滌時突然起火。(1)請用化學方程式解釋：①稀鹽酸洗滌產品可除去哪些主要雜質?②為什么加HCl洗滌時突然起火?(2)請設計一個實驗來驗證你的解釋。(不必畫出裝置圖，也不必指出具體化學藥品，不要寫方程式，只要簡明指出方法。)1．(共6分)(1)①2HCl+MgOH2O+MgCl22HCl+MgH2↑+MgCl2②SiO2+4MgMg2Si+2MgOMg2Si+4HClSiH4+2MgCl2SiH
2、4+2O2SiO2+2H2O(2)在N2保護下(或惰性氣體)，對硅烷氣體進行檢驗。SiH4+2KMnO4H2+K2SiO3+2MnO2↓+H2O(不要求)(方程式各1分，檢驗1分)第2題(8分)C60的發(fā)現(xiàn)開創(chuàng)了國際科學的一個新領域，除C60分子本身具有誘人的性質外，人們發(fā)現(xiàn)它的金屬摻雜體系也往往呈現(xiàn)出多種優(yōu)良性質，所以摻雜C60成為當今的研究熱門領域之一。經測定C60晶體為面心立方結構，晶胞參數(shù)a=1420pm。在C60中摻雜堿金屬鉀能生成鹽，假設摻雜后的K+填充C60分子堆積形成的全部八面體空隙，在晶體中以K+和C60－存在，且C60－可近似看作
3、與C60分子半徑相同的球體。已知C的范德華半徑為170pm，K+的離子半徑133pm。11-1摻雜后晶體的化學式為；晶胞類型為；如果為C60－頂點，那么K+所處的位置是；處于八面體空隙中心的K+到最鄰近的C60－中心的距離是pm。11-2實驗表明C60摻雜K+后的晶胞參數(shù)幾乎沒有發(fā)生變化，試給出理由。11-3計算預測C60球內可容納的摻雜原子的半徑。第11題(8分)11-1KC60面心立方晶胞體心和棱心710pm(各1分,共4分)11-2C60分子形成面心立方最密堆積,由其晶胞參數(shù)可得C60分子的半徑：所以C60分子堆積形成的八面體空隙可容納的球半徑
4、為：r(容納)=0.414×r(堆積)=0.414×502=208pm這個半徑遠大于K+的離子半徑133pm，所以對C60分子堆積形成的面心立方晶胞參數(shù)幾乎沒有影響(2分)11-3因r(C60)=502pm，所以C60球心到C原子中心的距離為：502-170=332pm所以空腔半徑，即C60球內可容納原子最大半徑為：332-170=162pm第3題(共11分)2005年1月美國科學家在Science上發(fā)表論文，宣布發(fā)現(xiàn)了Al的超原子結構，并預言其他金屬原子也可能存在類似的結構，這是一項將對化學、物理以及材料領域產生重大影響的發(fā)現(xiàn)，引起了科學界的廣泛關
5、注。這種超原子是在Al的碘化物中發(fā)現(xiàn)的，以13個Al原子或14個Al原子形成Al13或Al14超原子結構，量子化學計算結果表明，Al13形成12個Al在表面，1個Al在中心的三角二十面體結構，Al14可以看作是一個Al原子跟Al13面上的一個三角形的3個Al形成Al—Al鍵而獲得的。文章還指出，All3和All4超原子都是具有40個價電子時最穩(wěn)定。(1)根據(jù)以上信息可預測Al13和Al14的穩(wěn)定化合價態(tài)分別為和。A114應具有元素周期表中哪類化學元素的性質，理由是：(2)對Al13和A114的Al—Al鍵長的測定十分困難，而理論計算表明，Al13和A
6、l14中的Al—Al鍵長與金屬鋁的Al—Al鍵長相當，已知金屬鋁的晶體結構采取面心立方最密堆積，密度約為2.7g/cm3，請估算Al13和Al14：中Al—Al的鍵長。(3)Al13三角二十面體中有多少個四面體空隙，假設為正四面體空隙，如果在其中攙雜其他原子，請通過計算估計可攙雜原子的半徑最大為多少?12．(共11分)(1)－1+2(Al13-Al142+)(2分，各1分)堿土金屬因為Al14容易失去2個電子而呈現(xiàn)+2價(1分)(2)根據(jù)晶體密度公式可得：故晶胞參數(shù)α=405pm因為金屬鋁形成面心立方晶胞，所以原子半徑與晶胞參數(shù)之間的關系為：所以估計
7、Al-Al鍵長約為：2r=2×143pm=286pm(3分)(3)有20個四面體空隙(2分)設Al的半徑為R，正四面體空隙可以填充的內切球半徑為r，則正四面體邊長b=2R，立方體邊長，立方體對角線為：所以(3分)（2003）第5題（8分）?在30oC以下，將過氧化氫加到硼酸和氫氧化鈉的混合溶液中，析出一種無色晶體X。組成分析證實，該晶體的質量組成為Na14.90％，B7.03%，H5.24%。加熱X，得無色晶體Y。Y含Na23.0%，是一種溫和的氧化劑，常溫下在干燥空氣里穩(wěn)定，但在潮濕熱空氣中分解放氧，廣泛用作洗滌劑、牙膏、織物漂白劑和美發(fā)產品，也用
8、于有機合成。結構分析證實X和Y的晶體中有同一種陰離子Z2-，該離子中硼原子的化學環(huán)境相同，而氧原子卻有兩種成
