Question

計算并填空：
（1）Al單質晶體中其晶體最小重復單元特征如圖所示，請回答：晶體中距離Al原子最近的A1原子為

 

個，一個最小單元結構中Al原子的數(shù)目為

 

．
（2）高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是水處理過程中使用的一種新型凈水劑，它的制備是用硝酸鐵、氫氧化鈉和氯氣共同反應制得的．請配平下列方程式：

 

Fe（NO₃）₃+

 

NaOH+

 

Cl₂→

 

Na₂FeO₄+

 

NaNO₃+

 

NaCl+

 

H₂O
反應中氧化劑為

 

，2mol Fe （NO₃）₃參加反應時轉移電子數(shù)為

 

mol．若用石墨作電極電解0.1L的NaCl溶液，通電一段時間后，陰極收集到氣體11.2L，陽極收集到氣體6.72L，則原溶液中NaCl的物質的量濃度為

 

mol/L；若利用上述反應得到了等質量的NaCl，同時得到高鐵酸鈉的質量為

 

g．
（3）①已知：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）；△H=-285.8kJ/mol
H₂（g）=H₂（l）；△H=-0.92kJ/mol
O₂（g）=O₂（l）；△H=-6.84kJ/mol
請寫出液氫和液氧生成液態(tài)水的熱化學方程式：

 

．
②有關鍵能數(shù)據(jù)如表：

化學鍵	Si-O	O=O	Si-Si
鍵能/kJ?mol-1	X	498.8	176

晶體硅在氧氣中燃燒的熱化學方程式：Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s），△H=-989.2kJ?mol^-1，則Si-O鍵的鍵能X的值為

 

kJ?mol^-1．

Answer 1

考點：晶胞的計算,氧化還原反應方程式的配平,熱化學方程式

專題：基本概念與基本理論,化學鍵與晶體結構

分析：（1）根據(jù)晶胞的結構可以判斷出晶體中距離Al原子最近的A1原子的個數(shù)，利用均攤法可以計算出一個最小單元結構中Al原子的數(shù)目；
（2）根據(jù)氧化還原反應中電子得失守恒和元素守恒配平化學方程式，根據(jù)化合價的升降判斷氧化劑，并計算出電子轉移數(shù)目，根據(jù)電解池原理，電解0.1L的NaCl溶液，開始陰極收集到氫氣和陽極收集到氯氣相等，后來陽極收集到氣體小于陰極收集到的氣體，說明在陽極上氯離子放電完畢，產(chǎn)生了氧氣，根據(jù)兩電極上產(chǎn)生氣體的體積的差，可以算出參加反應的氯離子，根據(jù)化學方程式可計算出高鐵酸鈉的質量；
（3）①利用蓋斯定律寫出熱化學方程式，②根據(jù)鍵能與反應熱的關系求得鍵能；

解答： 解：（1）根據(jù)晶胞的結構可知，在立方體的面心上和頂點上都有鋁原子，以上底面心上的鋁為例，與之距離最近的同層上的四個鋁原子距離為面對角線的

1

2

，另外在側面面心上的四個鋁原子與上底面面心上的鋁的距離也面對角線的

1

2

，另外，在上底面上方的晶胞中四個側面面上的鋁原子也與上底面面上的鋁原子的距離也面對角線的

1

2

，所以每個Al原子周圍最近的A1原子的個數(shù)為12，利用均攤法可以計算出一個最小單元結構中Al原子的數(shù)目為8×

1

8

+6×

1

2

=4，
故答案為：12，4；
（2）在硝酸鐵、氫氧化鈉和氯氣的反應中，鐵元素從+3價變?yōu)?6價，氯元素從0價變?yōu)?1價，根據(jù)氧化還原反應中電子得失守恒和元素守恒配平后的化學方程式為2Fe（NO₃）₃+16NaOH+3Cl₂=2Na₂FeO₄+6NaNO₃+6NaCl+8H₂O，在這個反應中氯元素從0價變?yōu)?1價，所以氯氣為氧化劑，鐵元素從+3價變?yōu)?6價，所以2mol Fe （NO₃）₃參加反應時可轉移電子數(shù)為6mol，根據(jù)電解池原理，電解0.1L的NaCl溶液，陰極收集到氣體應為氫氣11.2L，也就是電路中轉移電子1mol，設陽極上產(chǎn)生了氧氣xmol，氯氣ymol，則根據(jù)兩電極上電子守恒及陽極收集到氣體6.72L，有

x+y= 6.72 22.4 4x+2y=1

，解此方程得

x=0.2 y=0.1

，所以溶液中n(cl-)=0.2mol，則原溶液中NaCl的物質的量濃度為

0.2

0.1

mol/L=2mol/L，根據(jù)方程式可得Na₂FeO₄～3NaCl，所以得到高鐵酸鈉的物質的量為0.2×

1

3

mol，所以高鐵酸鈉的質量為0.2×

1

3

×（23×2+56+16×4）g=11.1g，
故答案為：2 16 3 2 6 6 8； Cl₂； 6； 2.0； 11.1；
（3）①根據(jù)蓋斯定律可知，H₂（l）+

1

2

O₂（l）=H₂O（l）中，△H=-285.8kJ/mol-（-0.92kJ/mol）-

1

2

（-6.84kJ/mol）=-281.46 kJ/mol，所以液氫和液氧生成液態(tài)水的熱化學方程式為：H₂（l）+

1

2

O₂（l）=H₂O（l）；△H=-281.46 kJ/mol；
②根據(jù)有關晶體結構的特點可知，在晶體硅中，每摩爾硅反應要斷裂2molSi-Si鍵，生成1molSiO₂要形成4molSi-O鍵根據(jù)反應熱=反應物鍵能-生成物鍵能，得
176×2+498.8-4X=-989.2，則X=460，
故答案為：460；

點評：本題考查了晶體的結構、氧化還原反應的書寫、電解池的計算、熱化學方程式的書寫等內容，綜合性強，知識夸度大，中等難度．