【題目】釩和鎳及其化合物是重要合金材料和催化劑,其儲氫合金可作為一種新型鋅離子電池的負極材料,該電池以Zn(CF3SO3)2為電解質(zhì),以有缺陷的陽離子型ZnMn2O4為電極,成功獲得了穩(wěn)定的大功率電流。
(1)基態(tài)釩原子的核外電子排布式為________,其排布時能量最高電子所占據(jù)能級的原子軌道有________個伸展方向。
(2)VO2+可與多種物質(zhì)形成配合物,與氧同周期且第一電離能比氧大的主族元素有____(寫元素符號)。
(3)鎳形成的配離子[Ni(NH3)6]2+、[Ni(CN)4]2-中,NH3分子的空間構型為_______,與CN-互為等電子體的一種分子的化學式為__________。
(4)三氟甲磺酸(CF3SO3H)是一種有機強酸,結(jié)構式如圖1所示,通常以CS2、IF3、H2O2等為主要原料來制取。
①H2O2分子中O原子的雜化方式為________。
②三氟甲磺酸能與碘苯反應生成三氟甲磺酸苯酯和碘化氫。1個三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ鍵的數(shù)目為__________。
(5)硫化鋅晶體的構型有多種,其中一種硫化鋅的晶胞如圖2所示,該晶胞中S2-的配位數(shù)為____。
(6)鑭鎳合金是重要儲氫材料,其儲氫后的晶胞如圖3所示。
①儲氫前該鑭鎳合金的化學式為___________。
②該鑭鎳合金儲氫后氫氣的密度為________(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值)g.cm-3。
【答案】 [Ar]3d34s2 5 N、F 三角錐形 N2或CO sp3 19 4 LaNi5
【解析】(1)基態(tài)釩原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2;其排布時能量最高的電子所占的能級為3d,3d原子軌道有5個伸展方向;正確答案:[Ar]3d34s2;5。
(2)氧原子在第二周期VIA族,同一周期從左向右,與氧同周期且第一電離能比氧大的主族元素有氮原子、氟原子;正確答案:N、F。
(3)氨氣分子中氮原子價電子對數(shù)目為3+1/2×(5-1×3)=4,所以采用sp3,空間構型為三角錐形;與CN-互為等電子體(電子數(shù)14)的一種分子的化學式為N2或CO;正確答案:三角錐形;N2或CO。
(4)①H2O2分子H-O-O-H,O原子成2個σ鍵,有2對孤對電子,原子雜化軌道數(shù)=δ鍵數(shù)+孤對電子對數(shù)=2+2=4,所以是sp3雜化;正確答案:sp3。
②根據(jù)該有機物的結(jié)構看出,1個分子中含有σ鍵有3個 C-F 鍵、1個C-S 鍵、2個 S=O 鍵、 1個 S-O鍵、1個C-0鍵、苯環(huán)上含有5個C-H鍵和6個 C-C 鍵,所以1個三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ鍵的數(shù)目為19;正確答案:19。
(5)根據(jù)晶胞結(jié)構圖,晶胞中含有S2-和Zn2+的配位數(shù)相等,晶體中與Zn2+最近且距離相等的S2-有4個,配位數(shù)為4;正確答案:4。
(6)①根據(jù)晶胞結(jié)構圖,儲氫前,晶胞中含有鑭原子數(shù)=8×1/8=1, 鎳原子數(shù)8×1/2+1=5,合金的化學式為LaNi5;正確答案:LaNi5。
②晶胞中氫氣分子數(shù)目8×1/4+2×1/2=3.儲氫后的合金化學式為LaNi5H6,儲氫后1mol晶胞的體積為:(a×10-10)3×NA= a3×10-30 ×NAcm3,1mol晶胞中含有的氫氣質(zhì)量為6g,該鑭鎳合金儲氫后的密度為:6÷(a3×10-30 NA)g/cm3;正確答案:6÷(a3×10-30 NA)。
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【題目】(1)某課外活動小組同學用左圖裝置進行實驗,試回答下列問題:
①若開始時開關K與a連接,則鐵發(fā)生電化學腐蝕中的________腐蝕。
②若開始時開關K與b連接,則總反應的離子方程式為
_____________________________________________________________________。
(2)芒硝化學式為Na2SO4·10H2O,無色晶體,易溶于水,是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物。該小組同學設想,如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法,用右圖所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉,無論從節(jié)省能源還是從提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學理念。
①該電解槽的陽極反應式為__________________。此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)__________(填“大于”、“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數(shù)。
②制得的氫氧化鈉溶液從出口(填“A”,“B”,“C”或“D”)________導出。
③通電開始后,陰極附近溶液pH會增大,請簡述原因:_____________________________________________。
④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池,則電池負極的電極反應式為____________。已知H2的燃燒熱為285.8 kJ·mol-1,則該燃料電池工作產(chǎn)生36 g液態(tài)H2O時,理論上有________ kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能。
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【題目】下列變化中,不屬于化學變化的是( )
A.Na2O2使有色物質(zhì)褪色B.氯水使有色布條褪色
C.活性炭使紅墨水褪色D.漂白粉使某些染料褪色
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【題目】鈦酸鋇(BaTiO3)在工業(yè)上有重要用途,主要用于制作電子陶瓷、PTC熱敏電阻、電容器等多種電子元件。以下是生產(chǎn)鈦酸鋇的一種工藝流程圖:
已知:①草酸氧化鈦鋇晶體的化學式為BaTiO(C2O4)2·4H2O;
②25℃時,BaCO3的溶度積Ksp=2.58×10-9;
(1)BaTiO3中Ti元素的化合價為:__________。
(2)用鹽酸酸浸時發(fā)生反應的離子方程式為: __________。
(3)流程中通過過濾得到草酸氧化鈦鋇晶體后,為提高產(chǎn)品質(zhì)量需對晶體洗滌。
①過濾操作中使用的玻璃儀器有_____________________。
②如何證明晶體已洗凈?_______________________。
(4)TiO2具有很好的散射性,是一種有重要用途的金屬氧化物。工業(yè)上可用TiCl4水解來制備,制備時需加入大量的水,同時加熱,其目的是:_______________。
(5)某興趣小組取19.70gBaCO3模擬上述工藝流程制備BaTiO3,得產(chǎn)品13.98g,BaTiO3的產(chǎn)率為:________。
(6)流程中用鹽酸酸浸,其實質(zhì)是BaCO3溶解平衡的移動。若浸出液中c(Ba2+)=0.1mol/L,則c(CO32-)在浸出液中的最大濃度為__________ mol/L。
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【題目】電化學在日常生活中用途廣泛,圖①是鎂-次氯酸鈉燃料電池,電池總反應為:Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg(OH)2↓,圖②是Cr2O72-的工業(yè)廢水的處理。下列說法正確的是( 。
A. 圖②中Cr2O72-離子向惰性電極移動,與該極附近的OH-結(jié)合轉(zhuǎn)化成Cr(OH)3除去
B. 圖②的電解池中,有0.084g陽極材料參與反應,陰極會有336mL的氣體產(chǎn)生(標況)
C. 圖①中發(fā)生的還原反應是:Mg2++ClO-+H2O+2e-=Cl-+Mg(OH)2↓
D. 若圖①中3.6g鎂溶解產(chǎn)生的電量用以圖②廢水處理,理論可產(chǎn)生10.7g氫氧化鐵沉淀
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【題目】400 ℃時,某密閉容器中有X、Y、Z三種氣體,從反應開始到達到平衡時各物質(zhì)濃度的變化如圖甲所示(假定反應向正反應方向進行)。圖乙為相應時刻僅改變反應體系中某一條件后正、逆反應速率隨時間變化的情況。
(1)反應從開始至平衡時v(X)=________________;A、B、C三點的逆反應速率由大到小的順序為_______________________________________________。
(2)若t3 s時改變的條件是降低壓強,則Z物質(zhì)的起始濃度是________;400 ℃時該反應的平衡常數(shù)為________。
(3)t4 s時改變的條件是________,若該反應具有自發(fā)性,則此時平衡向________________(填“正反應方向”或“逆反應方向”)移動。
(4)在圖乙中繪制出t6 s時向容器中加入一定量X后建立新平衡的過程中(壓強保持不變)正、逆反應速率的變化曲線并注明速率類型。____________________
(5)研究表明,該反應經(jīng)過如下幾個階段:
3X(g)2Q(s)+P(g) ΔH1 Q(s)===Y(g)+W(g) ΔH2 P(g)+2W(g)Z(g) ΔH3
試寫出X、Y、Z間反應的熱化學方程式________________________________________。
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【題目】鈷(Co)及其化合物在工業(yè)上有廣泛應用。利用水鈷礦(主要成分為Co2O3,含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO等)制取CoC12·6H2O粗品的工藝流程圖如下:
已知:①浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、A13+等;
②部分陽離子以氫氧化物形式開始沉淀和完全沉淀時的pH如下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
開始沉淀 | 2.7 | 7.6 | 7.6 | 4.0 | 7.7 |
完全沉淀 | 3.7 | 9.6 | 9.2 | 5.2 | 9.8 |
請回答下列問題:
(1)上述工藝流程圖中操作a的名稱:_______________。
(2)寫出“浸出”時Co2O3發(fā)生反應的離子方程式:____________________。
(3)加入NaC1O3的作用是________________ 。
(4)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖。使用萃取劑最適宜的pH范圍是_________(填字母序號)。
A.2.0~2.5 B. 3.0~3.5 C. 5.0~5.5 D. 9.5~9.8
(5)“除鈣”“鎂”是將溶液中Ca2+與Mg2+轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀。已知某溫度下,Ksp(MgF2)=7.35×10-11, Ksp(CaF2)=1.50×10-10。當加入過量NaF,所得濾液中c(Mg2+)/c(Ca2+)=_______________。
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