【知识点详解】
1. 同位素:同位素指的是具有相同质子数但不同中子数的同一元素的不同核素。题目中提到的40K(钾40)与40Ca(钙40)虽然质量数相同,但它们是不同的元素,不是同位素。而D(氘)与T(氚)都是氢的同位素,因为它们都有1个质子,但中子数分别为1和2。
2. 化学反应能量变化:对于放热反应,反应物的总能量高于产物的总能量。题目中的反应2H2+O2=2H2O是一个放热反应,因此反应物氢气(H2)和氧气(O2)的总能量高于产物水(H2O)的总能量。
3. 原电池设计:能够自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。A选项NaOH+HCl=NaCl+H2O是一个非氧化还原反应,所以不能设计成原电池。而B、C、D选项均为氧化还原反应,可以设计成原电池。
4. 金属活动性顺序:X能置换出Z,说明X的活动性比Z强;在X和Y组成的原电池中,Y作负极,表明Y的活动性强于X。因此,活动性顺序为Y>X>Z。
5. 阳离子半径与阴离子半径比值:阳离子半径与阴离子半径的比值取决于离子的电子层数和核电荷数。一般而言,阳离子半径小于相应的原子半径,阴离子半径大于原子半径。Mg2+比Na+和K+有更少的外围电子,所以MgI2的阳离子半径与阴离子半径之比最小。
6. 物质加入水中引起的U形管液面变化:①NaOH粉末溶解放热,导致U形管左侧液面上升;②浓H2SO4溶解放热,同样使左侧液面上升;③NH4NO3溶解吸热,使左侧液面下降;④Na2O2固体与水反应放热并生成O2,使左侧液面上升;⑤生石灰CaO与水反应放热,使左侧液面上升。根据题目所示U形管液面变化,应选①②④⑤。
7. 反应速率计算:给定时间内,氨气的浓度增加了0.6mol/L,反应速率v(NH3)=0.30mol/(L·s),根据速率公式v=Δc/Δt,可以计算出时间Δt=Δc/v=0.6mol/L÷0.30mol/(L·s)=2s。
8. 共价键和分子间作用力:双原子分子中的共价键可能是极性或非极性的;非极性键可以存在于离子化合物中,例如Na2O2;分子间作用力远弱于化学键;共价化合物在液态时由于没有自由移动的离子,所以不能导电。
9. 具有相同电子层结构的离子:原子序数关系为a>b>c>d,离子半径通常是从阳离子到阴离子依次增大,即C>D>A>B;单质的还原性顺序与金属活动性一致,B>A,无法判断D与C。
10. 最高价氧化物对应水化物酸性强弱:酸性越强,对应元素的非金属性越强。所以X、Y、Z的非金属性顺序为X>Y>Z,对应的氧化性、氢化物稳定性依次减弱,阴离子的还原性依次增强。
11. 周期表的新划分:碱金属位于第一列,第14列元素是碳族元素,其化合物种类最多;第17列是卤素,F、Cl、Br、I有最高价氧化物R2O7,但At没有;最外层有两个电子的原子不仅在第二列,如氦也在这一列。
12. 元素R的定位:根据R与O形成的化合物RO2,R的化合价为+4,所以R位于第IVA族。根据R的相对原子质量和形成的化合物,可以推断R是硅,位于第三周期。
13. 能量稳定性与转化:能量越低的物质越稳定,白磷转化为红磷放热,说明红磷的能量更低,因此红磷更稳定。
14. 锌铜原电池:锌片失去电子被氧化,成为负极;铜片作为正极。随着反应进行,溶液的pH增大,Zn2+浓度增加,但SO42-浓度不会因反应而改变,溶液密度可能因生成物的溶解度变化而变化。
15. 空气-锌电池:锌片失去电子,被氧化,为负极。
16. 反应速率影响因素:增大压强,对于气相反应,特别是体积减小的反应,可以加快反应速率。通入CO2会增大其浓度,同样加快反应速率。增加C的表面积也能增加反应速率。
以上是对高中化学试题中涉及知识点的详细解释,涵盖了同位素、化学反应能量变化、原电池、金属活动性顺序、离子半径比值、化学反应速率、周期表、元素定位、物质稳定性等多个方面。