2022年诺贝尔化学奖表彰科学家在发展点击化学和生物正交化学方面的贡献。点击化学的代表反应为Cu催化的叠氮-炔基Husigen环加成反应,、、等均是点击化学中常用的无机试剂。回答下列问题:
(1)以下选项中,是氟原子激发态的电子排布式,且其中能量较高的是________ 。(填标号)
a. b. c. d.
(2)的分子结构如图所示,键角的原因主要是________ 。
(3)是叠氮酸()的钠盐,在常温下是液体,沸点相对较高,为308.8K,主要原因是________ 。
(4)氮、铜形成的某一种化合物,为立方晶系晶体,晶胞参数为,沿体对角线投影如图所示。
已知该晶胞中原子的分数坐标如下:Cu:;;;N:,其中与Cu原子等距且最近的Cu原子有________ 个,则该化合物的化学式为________ 。请画出该晶胞的结构示意图________ 。
(5)近日“宁德时代”宣布2023年实现钠离子电池产业化,钠离子电池以其低成本、高安全性及其优异电化学属性等成为锂离子电池的首选“备胎”,其充放电过程是在正负极间的镶嵌与脱嵌。该电池一种正极材料为,写出参与的充电时的电极反应为________ 。
(1)以下选项中,是氟原子激发态的电子排布式,且其中能量较高的是
a. b. c. d.
(2)的分子结构如图所示,键角的原因主要是
(3)是叠氮酸()的钠盐,在常温下是液体,沸点相对较高,为308.8K,主要原因是
(4)氮、铜形成的某一种化合物,为立方晶系晶体,晶胞参数为,沿体对角线投影如图所示。
已知该晶胞中原子的分数坐标如下:Cu:;;;N:,其中与Cu原子等距且最近的Cu原子有
(5)近日“宁德时代”宣布2023年实现钠离子电池产业化,钠离子电池以其低成本、高安全性及其优异电化学属性等成为锂离子电池的首选“备胎”,其充放电过程是在正负极间的镶嵌与脱嵌。该电池一种正极材料为,写出参与的充电时的电极反应为
更新时间:2023-05-11 17:27:09
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解答题-原理综合题
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【推荐1】学习化学反应原理,可以帮助我们认识化学的本质,并将其应用于工业生产。
(1)①NO转化为的总反应为:,其由两步基元反应组成。
反应一:
反应二:
其反应进程与能量变化的关系如图所示。NO氧化为的总反应速率由反应二控制,原因是___________ 。
②将一定比例的NO和以一定的流速通过装有催化剂的反应管,测得NO转化为的转化率与温度变化的关系如图所示,图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化。
ⅰ)K点之前的X→K曲线,NO转化率变化的原因可能是:___________ ;
ⅱ)K点之后曲线,NO转化率变化的原因可能是:___________ 。
(2)如图所示装置模拟工业上运用三室膜电解技术制取,其中电解电源为锂离子电池。锂离子电池反应原理为:,当锂离子电池供电时,B极区中的Li+脱出,嵌入A极区(不计电路损耗)。
①A极的电极反应式为:___________ 。
②当有1mol在a室中产生时,A极区质量增加___________ g。
(3)常温下向溶液中加入NaOH溶液,水溶液中As(V)的各物种分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如图所示。
①将和按一定比例混合形成pH=9溶液,混合时主要发生的离子方程式为___________ 。
②当溶液pH=4.1时,溶液中的比值为___________ 。
③某温度下,。将等浓度的饱和石灰水和溶液等体积混合,反应后溶液中___________ mol/L。
(1)①NO转化为的总反应为:,其由两步基元反应组成。
反应一:
反应二:
其反应进程与能量变化的关系如图所示。NO氧化为的总反应速率由反应二控制,原因是
②将一定比例的NO和以一定的流速通过装有催化剂的反应管,测得NO转化为的转化率与温度变化的关系如图所示,图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化。
ⅰ)K点之前的X→K曲线,NO转化率变化的原因可能是:
ⅱ)K点之后曲线,NO转化率变化的原因可能是:
(2)如图所示装置模拟工业上运用三室膜电解技术制取,其中电解电源为锂离子电池。锂离子电池反应原理为:,当锂离子电池供电时,B极区中的Li+脱出,嵌入A极区(不计电路损耗)。
①A极的电极反应式为:
②当有1mol在a室中产生时,A极区质量增加
(3)常温下向溶液中加入NaOH溶液,水溶液中As(V)的各物种分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如图所示。
①将和按一定比例混合形成pH=9溶液,混合时主要发生的离子方程式为
②当溶液pH=4.1时,溶液中的比值为
③某温度下,。将等浓度的饱和石灰水和溶液等体积混合,反应后溶液中
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解答题-原理综合题
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【推荐2】H2S是石油化工行业广泛存在的污染性气体,但同时也是重要的氢源和硫源,工业上可以采取多种方式处理。
Ⅰ.干法脱硫
(1)已知:2H2S(g)+3O2(g)═2SO2(g)+2H2O(l);△H1═akJ•mol﹣1
S(s)+O2(g)═SO2(g);△H2═bkJ•mol﹣1
则空气氧化脱除H2S反应2H2S(g)+O2(g)═2S(s)+2H2O(l)的△H═_________ kJ•mol﹣1。
(2)常用脱硫剂的脱硫效果及反应条件如表,则最佳脱硫剂为_________ 。
Ⅱ.热分解法脱硫
(3)在密闭容器中,充入一定量的H2S气体,发生如下热分解反应:H2S(g)H2(g)+S2(g),控制不同的温度和压强进行实验,结果如图1所示。则p1、p2、p3由大到小的顺序为_________ 。
Ⅲ.间接电解法脱硫
间接电解法脱硫原理如图2所示(吸收反应器中盛放FeCl3溶液,电解反应器的阴极、阳极均为惰性电极)。
(4)吸收反应器中发生反应的离子方程式为_________ 。
(5)电解反应器阴极生成H2的电极反应式为_________ 。
(6)气液比为气体与液体的流速比,吸收反应器内液体流速固定。测定吸收器中相同时间内不同气液比下H2S的吸收率和吸收速率,结果如图3所示。随着气液比减小,H2S的吸收率呈上升趋势的原因为_________ 。
Ⅰ.干法脱硫
(1)已知:2H2S(g)+3O2(g)═2SO2(g)+2H2O(l);△H1═akJ•mol﹣1
S(s)+O2(g)═SO2(g);△H2═bkJ•mol﹣1
则空气氧化脱除H2S反应2H2S(g)+O2(g)═2S(s)+2H2O(l)的△H═
(2)常用脱硫剂的脱硫效果及反应条件如表,则最佳脱硫剂为
脱硫剂 | 出口硫/(mg•m﹣3) | 脱硫温度/℃ | 操作压力(MPa) | 再生条件 |
一氧化碳 活性炭 氧化锌 锰矿 | <1.33 <1.33 <1.33 <3.99 | 300~400 常温 350~400 400 | 0~3.0 0~3.0 0~5.0 0~2.0 | 蒸汽再生 蒸汽再生 不再生 不再生 |
Ⅱ.热分解法脱硫
(3)在密闭容器中,充入一定量的H2S气体,发生如下热分解反应:H2S(g)H2(g)+S2(g),控制不同的温度和压强进行实验,结果如图1所示。则p1、p2、p3由大到小的顺序为
Ⅲ.间接电解法脱硫
间接电解法脱硫原理如图2所示(吸收反应器中盛放FeCl3溶液,电解反应器的阴极、阳极均为惰性电极)。
(4)吸收反应器中发生反应的离子方程式为
(5)电解反应器阴极生成H2的电极反应式为
(6)气液比为气体与液体的流速比,吸收反应器内液体流速固定。测定吸收器中相同时间内不同气液比下H2S的吸收率和吸收速率,结果如图3所示。随着气液比减小,H2S的吸收率呈上升趋势的原因为
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐3】氮的化合物是重要的工业原料,也是主要的大气污染来源,研究氮的化合物的反应具有重要意义,回答下列问题:
(1)工业上利用NH3与金属镓(Ga)在高温条件下合成固体半导体材料氮化镓(GaN),反应的热化学方程式为2Ga(s)+ 2NH3(g)2GaN(s)+3H2(g) ΔH=-30.8kJ/mol。下列说法正确的是___________(填标号)。
(2)肼(N2H4,液态)与四氧化二氮(N2O4)分别是火箭发射器中最常用的燃料与氧化剂,涉及的反应有:
Ⅰ.N2(g) +2O2(g)=2NO2(g) ΔH= +66.4kJ/mol;
Ⅱ.N2H4(l) +O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534kJ/mol;
Ⅲ.2NO2(g)=N2O4(g) ΔH=-56.9kJ/mol;
①常温下,表示肼燃烧热的热化学方程式为___________ [已知: H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44kJ/mol]。
②N2H4(l)和四氧化二氮(N2O4)反应生成N2和H2O(g)的热化学方程式为___________ 。
③反应Ⅰ的能量变化与下列物质间的能量变化相符的是___________ (填标号)。
A.铝热反应 B.氯化铵与氢氧化钡晶体的反应
C. C与二氧化碳生成一氧化碳的反应 D.金属钠与水的反应
(3)可利用如图电解装置将硝酸工业尾气中的NO转化为NH4NO3(假设两电极均为惰性电极)。
①N电极上发生___________ (填“氧化”或“还原”)反应,判断的理由为___________ 。
②M电极上的电极反应式为___________ 。
③常温下,0.1mol/L的NH4NO3溶液的pH约为___________ (保留2位有效数字),该溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为___________ [Kb(NH3·H2O)≈2×10-5,lg2≈0.3]
(1)工业上利用NH3与金属镓(Ga)在高温条件下合成固体半导体材料氮化镓(GaN),反应的热化学方程式为2Ga(s)+ 2NH3(g)2GaN(s)+3H2(g) ΔH=-30.8kJ/mol。下列说法正确的是___________(填标号)。
A.每断裂6 mol N- H键,同时放出 30.8 kJ热量 |
B.每生成0.2 mol GaN(s),同时生成6.72 L H2(g) |
C.该反应的反应物的总能量大于生成物的总能量 |
D.当ΔH的大小不再随时间而改变时,该反应达到平衡状态 |
(2)肼(N2H4,液态)与四氧化二氮(N2O4)分别是火箭发射器中最常用的燃料与氧化剂,涉及的反应有:
Ⅰ.N2(g) +2O2(g)=2NO2(g) ΔH= +66.4kJ/mol;
Ⅱ.N2H4(l) +O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534kJ/mol;
Ⅲ.2NO2(g)=N2O4(g) ΔH=-56.9kJ/mol;
①常温下,表示肼燃烧热的热化学方程式为
②N2H4(l)和四氧化二氮(N2O4)反应生成N2和H2O(g)的热化学方程式为
③反应Ⅰ的能量变化与下列物质间的能量变化相符的是
A.铝热反应 B.氯化铵与氢氧化钡晶体的反应
C. C与二氧化碳生成一氧化碳的反应 D.金属钠与水的反应
(3)可利用如图电解装置将硝酸工业尾气中的NO转化为NH4NO3(假设两电极均为惰性电极)。
①N电极上发生
②M电极上的电极反应式为
③常温下,0.1mol/L的NH4NO3溶液的pH约为
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解答题-结构与性质
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【推荐1】镓的化合物种类繁多,应用广泛。
(1)镓位于元素周期表的_________ 区。
(2)下列镓原子核形成的微粒中,电离最外层1个电子所需能量最大的是_________。
(3)①是一种重要的半导体材料,其熔点为,可由如下反应制备:。(电负性:)下列说法正确的是_________ 。
A. 原子半径:
B. 为共价晶体,为分子晶体
C. 沸点:
D. 化学键中离子键成分的百分数:
②比较键角中的_________ 中的(填“>”、“<”或“=”),请说明理由_________ 。
(4)感光材料硫镓银晶体的晶胞如图所示,该晶体的化学式为_________ 。如图所示晶胞沿着z轴的投影图为_________ (填选项字母)。
(1)镓位于元素周期表的
(2)下列镓原子核形成的微粒中,电离最外层1个电子所需能量最大的是_________。
A. | B. | C. | D. |
(3)①是一种重要的半导体材料,其熔点为,可由如下反应制备:。(电负性:)下列说法正确的是
A. 原子半径:
B. 为共价晶体,为分子晶体
C. 沸点:
D. 化学键中离子键成分的百分数:
②比较键角中的
(4)感光材料硫镓银晶体的晶胞如图所示,该晶体的化学式为
A. B. C. D.
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【推荐2】回答下列问题
(1)新型储氢材料是开发利用氢能的研究方向,Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由LiBH4和TiCl4反应制得。
①基态Cl原子有___________ 种空间运动状态的电子,属于___________ 区(填“s”或“p”或“d”或“f”)
②LiBH4由Li+和构成,与互为等电子体的分子为___________ ,Li、Be、B元素的第一电离能由大到小排列顺序为___________ 。
③某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物。M的部分电离能如下表所示:
M是___________ (填元素符号)。
(2)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是___________(填标号)。
(3)2020年12月17日,“嫦娥五号”首次成功实现地外天体采样返回,标志着我国航天向前迈出了一大步。其制作材料中包含了Al、Cr、Cu、C、N、O、Si等多种元素。上述元素中基态原子未成对电子数与Al相同的有___________ 。
(4)元素铋主要用于制造易熔金属合金,元素Bi位于第6周期VA族,其基态原子的价电子排布式为___________ 。Bi(NO3)3∙5H2O中各元素电负性从大到小的顺序为___________ 。
(1)新型储氢材料是开发利用氢能的研究方向,Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由LiBH4和TiCl4反应制得。
①基态Cl原子有
②LiBH4由Li+和构成,与互为等电子体的分子为
③某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物。M的部分电离能如下表所示:
I1/kJ·mol-1 | I2/kJ·mol-1 | I3/kJ·mol-1 | I4/kJ·mol-1 |
580 | 1820 | 2750 | 11600 |
M是
(2)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是___________(填标号)。
A.[Ne] | B.[Ne] | C.[Ne] | D.[Ne] |
(4)元素铋主要用于制造易熔金属合金,元素Bi位于第6周期VA族,其基态原子的价电子排布式为
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解答题-结构与性质
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解题方法
【推荐3】钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有广泛的应用。回答下列问题:
(1)钾元素的焰色为紫色,其微观原因是___________ 。
(2)碘原子中,占据最高能级的电子的电子云轮廓图形状为___________ 。
(3)请比较KI与KCl晶体的熔点高低___________ ,并说明理由:___________ 。
(4)常用作食盐添加剂,其晶胞如图所示。
已知晶胞的边长为apm,晶胞中K、I、O原子分别处于顶角、体心、面心位置。
则每个K原子周围距离最短的O原子有___________ 个。该晶胞的密度为___________ 。
(5)处于的中心,若将配离子中的2个换为,则有2种结构,则是否为杂化?___________ (填“是”或“否”),的空间构型为___________ 。
(1)钾元素的焰色为紫色,其微观原因是
(2)碘原子中,占据最高能级的电子的电子云轮廓图形状为
(3)请比较KI与KCl晶体的熔点高低
(4)常用作食盐添加剂,其晶胞如图所示。
已知晶胞的边长为apm,晶胞中K、I、O原子分别处于顶角、体心、面心位置。
则每个K原子周围距离最短的O原子有
(5)处于的中心,若将配离子中的2个换为,则有2种结构,则是否为杂化?
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐1】固体发生如下转化。请回答:
(1)固体中所含的化学键为_______ ,写出加“过量氯水”后的溶液中的所有阴离子_______ 。
(2)下列说法不正确的是_______。
(3)请依据非氧化还原反应,设计实验验证“固体混合物”中含硫元素的微粒__________ 。
(4)写出与足量炭黑反应的化学方程式_______ 。
(1)固体中所含的化学键为
(2)下列说法不正确的是_______。
A.的键角比的键角大 |
B.只用稀硝酸不能验证是否全部氧化为 |
C.气体1可用作高温炼铁的原料气 |
D.过滤时,滤纸要对折两次后打开成圆锥形,放入漏斗且紧贴内壁 |
(3)请依据非氧化还原反应,设计实验验证“固体混合物”中含硫元素的微粒
(4)写出与足量炭黑反应的化学方程式
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解答题-结构与性质
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解题方法
【推荐2】2020年12月17日凌晨1时59分,“嫦娥五号”首次实现了我国地外天体采样返回目标,标志着我国航天事业迈出了一大步。带回的月壤中包含了H、O、N、Al、S、Cd、Zn、Ti、Cu、Au、Cr等多种元素。回答下列问题:
(1)极易溶于水的原因是___________ 。
(2)的结构如图所示。则该离子中键与键的个数比为___________ 。
(3)中配体分子的空间结构和相应的键角如图所示。
的键角小于的键角,原因是___________ 。
(4)冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚,其结构如图所示。它们能与碱金属离子作用,并且随着环的大小不同而与不同金属离子作用。
①与X的空腔大小相近,恰好能进入到X的环内,且与氧原子的一对孤电子对作用形成如图所示的稳定结构W。W中与孤对电子之间的作用属于___________ (填标号)。
A.离子键 B.金属键 C.氢键 D.配位键
②冠醚Y能与形成稳定结构,但不能与形成稳定结构,理由是___________ 。
(5)已知与浓硫酸反应生成硫酸氧钛,硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子,结构如图所示,该阳离子的化学式为___________ ,阴离子的空间构型为___________ 。
(6)已知TiN晶体的晶胞结构如图所示,若该晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为apm,阿伏加德罗常数的值为,则晶胞的密度为___________ 。[,用含a、的代数式表示]。
(1)极易溶于水的原因是
(2)的结构如图所示。则该离子中键与键的个数比为
(3)中配体分子的空间结构和相应的键角如图所示。
的键角小于的键角,原因是
(4)冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚,其结构如图所示。它们能与碱金属离子作用,并且随着环的大小不同而与不同金属离子作用。
①与X的空腔大小相近,恰好能进入到X的环内,且与氧原子的一对孤电子对作用形成如图所示的稳定结构W。W中与孤对电子之间的作用属于
A.离子键 B.金属键 C.氢键 D.配位键
②冠醚Y能与形成稳定结构,但不能与形成稳定结构,理由是
(5)已知与浓硫酸反应生成硫酸氧钛,硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子,结构如图所示,该阳离子的化学式为
(6)已知TiN晶体的晶胞结构如图所示,若该晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为apm,阿伏加德罗常数的值为,则晶胞的密度为
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【推荐3】中科院大连化学物理研究所科学家用等作催化剂,实现了在常压、的条件下合成氨,这一成果发表在杂志上。
(1)基态Ni2+的价层电子的轨道表示式为___________ ,若该离子核外电子空间运动状态有15种,则该离子处于___________ (填“基”或“激发”)态。
(2)氨在粮食生产、国防中有着无可替代的地位,也是重要的化工原料,可用于合成氨基酸、硝酸、TNT等。甘氨酸是组成最简单的氨基酸,熔点为182℃,沸点为233℃。
①硝酸溶液中的空间构型为___________ 。
②甘氨酸中C原子的杂化方式为___________ ,晶体类型是___________ ,其熔、沸点远高于相对分子质量几乎相等的丙酸(熔点为-21℃,沸点为141℃)的主要原因:一是甘氨酸能形成内盐;二是___________ 。
(3)NH3分子中的键角为107°,但在中NH3分子的键角如图所示,导致这种变化的原因是___________ 。(4)亚氨基锂(Li2NH)是一种储氢容量高、安全性能好的固体储氢材料,其晶胞结构如图2所示,若晶胞参数为dpm,密度为ρg∙cm-3,则阿伏加德罗常数NA =___________ mol-1 (列出表达式)。
(1)基态Ni2+的价层电子的轨道表示式为
(2)氨在粮食生产、国防中有着无可替代的地位,也是重要的化工原料,可用于合成氨基酸、硝酸、TNT等。甘氨酸是组成最简单的氨基酸,熔点为182℃,沸点为233℃。
①硝酸溶液中的空间构型为
②甘氨酸中C原子的杂化方式为
(3)NH3分子中的键角为107°,但在中NH3分子的键角如图所示,导致这种变化的原因是
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【推荐1】和都是常见的氧化剂,的某种氧化物晶体的晶胞结构如图所示,其化学式为____ 。设阿伏加德罗常数的值为,则该晶体的密度为_____ 。
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【推荐2】磷是人体含量较多的元素之一,磷的化合物在药物生产和农药制造等方面用途非常广泛。回答下列问题:
(1)基态磷原子的核外电子排布式为_______ 。
(2)P4S3可用于制造火柴,其分子结构如图所示。
①第一电离能:磷_______ 硫(填“>”或“<”,下同);电负性:磷_______ 硫。
②P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为_______ 。
③每个P4S3分子中孤电子对的数目为_______ 。
(3)某种磁性氮化铁的晶胞结构如图所示,该化合物的化学式为_______ 。
(4)磷化铝的熔点为2000℃,它与晶体硅的结构类似,磷化铝的晶胞结构如图所示。
①磷化铝晶体中磷与铝微粒间的作用力为_______ 。
②图中A点和B点的原子坐标参数如图所示,则C点的原子坐标参数为_______ 。
(1)基态磷原子的核外电子排布式为
(2)P4S3可用于制造火柴,其分子结构如图所示。
①第一电离能:磷
②P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为
③每个P4S3分子中孤电子对的数目为
(3)某种磁性氮化铁的晶胞结构如图所示,该化合物的化学式为
(4)磷化铝的熔点为2000℃,它与晶体硅的结构类似,磷化铝的晶胞结构如图所示。
①磷化铝晶体中磷与铝微粒间的作用力为
②图中A点和B点的原子坐标参数如图所示,则C点的原子坐标参数为
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【推荐3】钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是__ 。
(2)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构,边长为apm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为___ ,与K紧邻的O个数为__ 。
(3)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于___ 位置,O处于___ 位置。
(1)K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是
(2)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构,边长为apm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为
(3)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于
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