M是原子序数小于30的一种金属,常用于航空、宇航、电器及仪表等工业部门,M原子的最外层有空轨道,且有两个能级处于半充满状态。
(1)M原子的外围电子排布式为 ,在周期表中属于 区元素。
(2)M的堆积方式属于钾型,其晶胞堆积方式为 ,其空间利用率为 。
(3)MCl3·6H2O有三种不同颜色的异构体
A、[M(H2O)6]Cl3 B、[M(H2O)5Cl]Cl2·H2O C、[M(H2O)4Cl2]Cl·2H2O。
为测定蒸发MCl3溶液析出的暗绿色晶体是哪种异构体,取0.010 mol MCl3·6H2O配成溶液,滴加足量AgNO3溶液,得到沉淀2.870 g。该异构体为_______________ (填A或B或C)。
(4)难溶碳酸盐受热易分解,试比较MgCO3和CaCO3的稳定性,并说明理由 .
(5)已知A12 Cl6 分子中每个原子都满足8电子稳定结构,写出其结构式 (用箭头表示配位键)。
(6)金刚石晶胞(如图)含有 个碳原子。若碳原子半径为r pm ,金刚石晶胞的边长为a pm ,则r= a,列式并计算金刚石晶胞的空间利用率 。
随着能源问题的进一步突出,氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的能源,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,开发氢能已引起各国的高度重视.
Ⅰ.(1)生产氢气的方式很多,写出工业生产中采用煤为原料制取氢气的化学反应方程式: 。
(2)热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示:
请回答下列问题;
①该循环工艺过程的总反应方程式为 .
②运用化学平衡移动的原理分析,在HI分解反应中使用膜反应器分离出氢气的目的是 。
(3)最近的研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)也可以用于热化学循环分解水制氢,利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为:
MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为:
2MnFe2O42MnFe2O4-x+XO2↑,MnFe2O4-x+xH2O=MnFe2O4+xH2↑
请认真分析上述两个反应并回答下列问地:
① 在反应中MnFe2O4是 (填“催化剂”或“中间产物”),若MnFe2O4-x中x=0.8,则MnFe2O4-x中Fe2+占全部铁元素的百分比为 。
②该热化学循环法制氢尚有不足之处,进一步改进的研究方向是 .
Ⅱ.(4)氢能的利用涉及氢的储存、运输和使用,镍和镧组成的一种合金LaNiX ,是较好的储氢材料,能快速可逆地存储和释放氢气。LaNix 的晶胞如右图,其储氢原理为:镧镍合金吸附H2,H2解离为原子,H储存在其中形成LaNixH6。LaNixH6中,x= 。该贮氢的镧镍合金、泡沫氧化镍、氢氧化钾溶液组成的镍氢电池被用于制作原子钟,反应原理为:LaNixH6+6NiO(OH) LaNix+6NiO+6H2O,电池放电时,发生氧化反应的电极反应式为: 。
目前,“低碳经济”备受关注,CO2的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。
(1)一定条下:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)已知:C和H2的燃烧热分别为393.5KJ/mol和285.8KJ/mol,且H2O(1)=H2O(g) △H=+44.0KJ/mol.则该反应的△H= 。在一定的条件下,将C(s)和H2O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器,发生此反应,其相关数据如下表所示:
容器 | 容积/L | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | |
C(s) | H2O(g) | H2(g) | |||
甲 | 2 | T1 | 2 | 4 | 3.2 |
乙 | 1 | T2 | 1 | 2 | 1.2 |
①T1 T2(填“>”、“=”或“<”).
②若乙容器中达到平衡所需时间为3min,则当反应进行到1.5mol时,H2O(g)的物质的量的浓度 (填选项字母)。
A.=0.8mol/L B.=1.4mol/L C.< 1.4mol/L D.> 1.4mol/L
③T2℃下,乙容器中若起始充入a molCO2和b molH2,反应达到平衡时,测得CO2的转化率大于H2的转化率,则a/b的值需满足的条件为 。
(2)用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1 取五份等体体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH) 与反应温度T的关系曲线如图1所示,则上述CO2转化为甲醇反应的H1 0(填“>”、“<”或“=”)。
②在容积为1L的恒温密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图2所示。若在上述平衡体系中再充0.5 mol CO2和1.5 mol H2O(g)(保持温度不变),则此平衡将 移动(填“向正反应方向”、“不”或“逆反应方向”)
(3)CO2在一定的条件下,还可以转化为甲醚(CH3OCH3)。某研究小组将两个甲醚燃料电池串联后作为电源,电解饱和食盐水,装置如图3所示。
①请写出该甲醚燃料电池负极的电极反应式 。
②若U形管中氯化钠溶液的体积为600mL。闭合K后,若每个电池甲醚用量均为0.0112L(已折算到标准状况),且反应完全,假设产生的气体全部逸出,电解后溶液混合均匀,则电解后U形管中溶液的pH为 。
(4)常温下,用NaOH溶液吸收CO2得到pH=11的Na2CO3溶液,吸收过程中水的电离平衡将 移动(填“正向”、“不”、“逆向”);使计算溶液中= 。(已知常温下,H2CO3的电离平衡常数为K1=4.4×10-2,K2=4.7×10-11)
金属铬是一种银白色并带有金属光泽的金属,由于它的表面易形成一层钝态的薄膜,所以它有很强的抗腐蚀性。铬常见的价态是+3和+6价,能形成多种化合物。
(1)为了研究金属铬的化学性质,某实验小组按照图1和图2装置进行了实验,观察到如下现象:图1装置铜电极上产生大量的无色气泡,图2装置铜极上无气体产生,铬电极上却产生大量的有色气体。根据上述现象试推测金属铬的两种重要化学性质: 、 。
(2)Cr(OH)2与Al(OH)3性质相似,也具有两性,请写出Cr(OH)2的电离方程式: 。
(3)铬酸(H2CrO4)为中强酸,25℃时,铬酸在水溶液中的电离方程式如下:
H2CrO4H++ HCrO4- K1=4.1
HCrO4-H++ CrO42- K2=10-6
则该温度下,0.1mol/L的NaHCrO4水溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为 。
(4)铬试剂厂排放的废水中主要含有Cr2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等,某研究小组拟采用下面流程处理含铬的废水。
【已知:铬(+6价)的两种盐存在如下平衡:2H++ 2CrO42- Cr2O72-+H2O,K=1014】
其中试剂A的作用为 ;
反应③中发生反应的离子方程式为; .
(5)Cr(+3价)的毒性远远小于Cr(+6价),上述流程中生成的含CrO42-的有毒废水可以采用复合铁氧体处理。其过程为:加入稀硫酸使溶液呈强酸性,然后再加入FeSO4溶液将Cr(+6价)还原Cr3+,最后调节pH生成符合铁氧体组成沉淀和水,请写出FeSO4将Cr(+6价)还原为C r3+的离子方程式 。复合铁氧体沉淀的生成一般在pH=8~10的碱性条件下进行,原因是 ;根据以上信息和铁氧体的组成求得x= 。
已知:
物质 | 开始沉淀pH | 沉淀完全pH |
Fe(OH)3 | 2.7 | 3.7 |
Fe(OH)2 | 7.5 | 9.6 |
Cr(OH)3 | 4.3 | 5.6 |
硫酸亚铁晶体(FeSO4·xH2O)是制备多种药物的重要原料,受热易分解。(1)甲组同学设计 如下图所示装置,探究硫酸亚铁晶体受热分解产物和结晶水含量。已知:SO3的熔点为16.8℃,沸点是44.8℃;能被浓硫酸充分吸收;溶于水放出大量热,易形成酸雾。
①装置B的作用 。
②点燃酒精灯之前,需在a处向装置中通入一段时间的N2,目的为 。
③实验过程中,观察到装置C中产生少许酸雾,装置D中品红溶液褪色,则分解产物中一定有 (填化学式)
④若实验开始前,向试管中加入27.8g硫酸亚铁晶体,充分分解后,停止加热至试管冷却,测得B、C共增重16.6g。试管冷却过程中,同时需要进行的操作为 。
⑤进一步检验装置A中残留固体成分:取少量固体,溶于适量稀硫酸,滴加酸性KMnO4溶液,无明显现象,则生成固体的俗名为 。
⑥通过上述实验,可得出n(FeSO4·xH2O)= (列出表达式并计算);该晶体分解的化学方程式为
(2)乙组同学为证明酸性:H2SO3>H2CO3>H2SiO3,选用甲组实验中的装置A、B、C和下图所示的部分装置进行实验。
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、C、 (填装置字母)
②能证明H2CO3的酸性强于H2SiO3的现象为: 。
向18.4g铁和铜组成的合金中加入过量的硝酸溶液,合金完全溶解,同时生成NO2、NO混合气体,再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液,生成30.3g沉淀.另取等质量的合金,使其与一定量的氯气恰好完全反应,则氯气的体积在标准状况下为
A.7.84L B.6.72L C.4.48L D.无法计算