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高中 | 原子晶体题目答案及解析如下,仅供参考!
选修三
第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与原子晶体
原子晶体
近些年来,硼铁合金$\rm ($低铝、低碳$\rm )$ 主要应用于非晶带材软磁材料和永磁材料,是节能环保领域的“朝阳产业”。
已知部分物质的相关性质如下表
物质 | 熔点 | 莫氏硬度 |
铁 | $\rm 1535$ $\rm ^\circ\rm C$ | $\rm 4.5$ |
硼 | $\rm 2300$ $\rm ^\circ\rm C$ | 接近于金刚石 |
莫氏硬度以金刚石的硬度$\rm 10$为标准,$\rm 1$表示很软,$\rm 10$表示很硬。
关于硼铁合金的性质说法正确的是 。
$\rm A$.硼铁合金的熔点可能为$\rm 1535-2300$ $\rm ^\circ\rm C$
$\rm B$.硼铁合金的熔点可能为$\rm 1250-1310$ $\rm ^\circ\rm C$
$\rm C$.硼铁合金硬度小于$\rm 4.5$
$\rm D$.室温下,硼铁合金能完全溶于足量的浓硫酸
$\\rm B$
"]]$\rm A$.由分析可知,硼铁合金的熔点低于$\rm 1535$ $\rm ^\circ\rm C$,不可能为$\rm 1535-2300$ $\rm ^\circ\rm C$,$\rm A$项错误;
$\rm B$.由分析可知,硼铁合金的熔点低于$\rm 1535$ $\rm ^\circ\rm C$,可能是$\rm 1250-1310$ $\rm ^\circ\rm C$,$\rm B$项正确;
$\rm C$.合金的硬度大于组成合金的成分金属的硬度,因而硼铁合金硬度大于$\rm 4.5$,$\rm C$项错误;
$\rm D$.室温下,硼铁合金中硼与浓硫酸不反应,浓硫酸能使铁钝化,因而硼铁合金不能完全溶于足量的浓硫酸,$\rm D$项错误;
天然硼有两种稳定核素$\rm ^{10}$ $\rm B($相对原子质量为$\rm 10.01)$和$\rm ^{11}B($相对原子质量为$\rm 11.00)$组成,它们的丰度分别为$\rm 19.78\%$和$\rm 80.22\%$。以下能表示硼元素的相对原子质量的是 。
$\rm A$.$\rm 10.01$ $\rm \times $ $\rm 19.78\%+11.00$ $\rm \times $ $\rm 80.22\%$ $\rm B$.$\rm 10$ $\rm \times $ $\rm 19.78\%+11$ $\rm \times $ $\rm 80.22\%$
$\rm C$.$\rm 10.01$ $\rm \times $ $\rm 50\%+11.00$ $\rm \times $ $\rm 50\%$ $\rm D$.$\rm 10$ $\rm \times $ $\rm 50\%+11$ $\rm \times $ $\rm 50\%$
$\\rm A$
"]]硼原子的相对原子质量$\rm =^{10}$ $\rm B$的相对原子质量$\rm \times ^{10}$ $\rm B$的丰度$\rm +^{11}B$的相对原子质量$\rm \times ^{11}B$的丰度$\rm =10.01\times 19.78\%+11.00\times 80.22\%$;
早期硼是采用以氧化硼为原料的铝热法生产工艺,请写出对应的化学反应方程式 。
${{\\text{B}}_{\\text{2}}}{{\\text{O}}_{\\text{3}}}\\text{+2Al}\\begin{matrix} \\underline{\\underline{高温}} \\\\ {} \\\\\\end{matrix}\\text{A}{{\\text{l}}_{\\text{2}}}{{\\text{O}}_{\\text{3}}}\\text{+2B}$
"]]硼是采用以氧化硼为原料的铝热法生产工艺,即氧化硼与金属铝在高温下发生置换反应,生成氧化铝和单质硼,反应的方程式为${{\text{B}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{3}}}\text{+2Al}\begin{matrix} \underline{\underline{高温}} \\ {} \\\end{matrix}\text{A}{{\text{l}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{3}}}\text{+2B}$
$\rm 20$世纪$\rm 70$年代碳热法冶硼逐步代替铝热法,利用碳还原氧化硼,反应的热化学方程式如下: ${{\text{B}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{3}}}\left( \text{s} \right)\text{+3C}\left( \text{s} \right)\text{=2B}\left( \text{s} \right)\text{+3CO}\left( \text{g} \right)\quad \Delta H=946.2\text{ kJ}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{\text{-1}}}$。
①反应过程中需要电热一直补充热量的原因 。
②已知以上反应$\Delta S=528.8\text{ J}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\cdot {{\text{K}}^{-1}}$,反应发生所需的最低温度 。$\rm ($保留一位小数$\rm )$
③碳热法冶硼对比铝热法的优点可能是 。$\rm ($不定项$\rm )$
$\rm A$.碳的还原性强于铝
$\rm B$.有利于降低硼铁合金中铝的含量
$\rm C$.另一种产物是气体,便于与硼分离
$\rm D$.能利用反应放出的热能
该反应为吸热反应,需要加热不断促进反应的发生 ; $\\rm 1789.3$ $\\rm K$ ; $\\rm BC$
"]]①由方程式可知该反应为吸热反应,需要加热不断促进反应的发生,因此反应过程需要一直补充热量;
②该反应$\Delta H=946.2\text{ kJ}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{\text{-1}}}$,$\Delta S=528.8\text{ J}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\cdot {{\text{K}}^{-1}}$,当$\Delta G=\Delta H-T\Delta S=0$时,所需的温度最低,故$T=\dfrac{\text{946}\text{.2 kJ}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{\text{-1}}}}{\text{528}\text{.8}\times \text{1}{{\text{0}}^{\text{-3}}}\text{ kJ}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{\text{-1}}}\cdot {{\text{K}}^{\text{-1}}}}\text{=1789}\text{.3 K}$,即反应发生所需的最低温度为$\rm 1789.3$ $\rm K$;
③碳热法${{\text{B}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{3}}}\left( \text{s} \right)\text{+3C}\left( \text{s} \right)\text{=2B}\left( \text{s} \right)\text{+3CO}\left( \text{g} \right)\quad \Delta H=946.2\text{ kJ}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{\text{-1}}}$,铝热法${{\text{B}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{3}}}\text{+2Al}\begin{matrix} \underline{\underline{高温}} \\ {} \\\end{matrix}\text{A}{{\text{l}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{3}}}\text{+2B}$,
$\rm A$.铝的还原性强于碳,而不是碳的还原性强于铝,$\rm A$项错误;
$\rm B$.铝热法的产物为$\rm \text{A}{{\text{l}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{3}}}$,可以降低硼铁合金中铝的含量,$\rm B$项正确;
$\rm C$.碳热法中的生成物为$\rm B$和$\rm CO$,其中$\rm CO$为气体,与$\rm B$很容易分离, $\rm C$项正确;
$\rm D$.碳热法由方程式可知,该反应为吸热反应,无法利用放出的热量,$\rm D$项错误;
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