自然界中存在大量的金属元素,其中钠、镁、铝、铁、铜等在工农业生产中有着广泛的应用。
(1)请写出Fe的基态原子核外电子排布式____________。
(2)金属A的原子只有3个电子层,其第一至第四电离能如下:
电离能/(kJ·mol-1) | I1 | I2 | I3 | I4 |
A | 932 | 1821 | 15 390 | 21 771 |
则A原子的价电子排布式为______________。
(3)合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气体中的CO(Ac—代表CH3COO—),其反应是:[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3CO]Ac[醋酸羰基三氨合铜(Ⅰ)] ΔH<0。
①C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序为____________。
②配合物[Cu(NH3)3CO]Ac中心原子的配位数为____________。
③在一定条件下NH3与CO2能合成尿素[CO(NH2)2],尿素中C原子和N原子轨道的杂化类型分别为________;1 mol尿素分子中,σ键的数目为________。
(4)NaCl和MgO都属于离子化合物,NaCl的熔点为801.3 ℃,MgO的熔点高达2800 ℃。造成两种晶体熔点差距的主要原因是____________________________________。
(5)(NH4)2SO4、NH4NO3等颗粒物及扬尘等易引起雾霾。其中NH4+的空间构型是____________(用文字描述),与NO互为等电子体的分子是____________(填化学式)。
(6)铜的化合物种类很多,如图是氯化亚铜的晶胞结构(黑色球表示Cu+,白色球表示Cl-),已知晶胞的棱长为a cm,则氯化亚铜密度的计算式为ρ=________g·cm-3(用NA表示阿伏加德罗常数)。
由H、C、N、O、S等元素形成多种化合物在生产生活中有着重要应用。
I.化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体,这种混合气体可用于生产甲醇,回答下列问题:
(1)对甲烷而言,有如下两个主要反应:
①CH4(g)+1/2O2(g)=CO(g)+2H2(g)△H1=-36kJ·mol-1
2CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H2=+216kJ·mol-1
若不考虑热量耗散,物料转化率均为100%,最终炉中出来的气体只有CO、H2,为维持热平衡,每生产lmolCO,转移电子的数目为______________________。
(2)甲醇催化脱氢可制得重要的化工产品一甲醛,制备过程中能量的转化关系如图所示。
①写出上述反应的热化学方程式________________________________。
②反应热大小比较:过程I________过程Ⅱ(填“大 于”、“小于”或“等于”)。
Ⅱ.(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领城的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO,温度超过775K,发现NO的分解率降低。其可能的原因为_____________________________________,在n(NO)/n(CO)=1的条件下,为更好的除去NOx物质,应控制的最佳温度在_______K左右。
(4)车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质),一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1℃和T2℃时,测得各物质平衡时物质的量(n/mol)如下表:
物质 温度℃ | 活性炭 | NO | E | F |
初始 | 3.000 | 0.10 | 0 | 0 |
T1 | 2.960 | 0.020 | 0.040 | 0.040 |
T2 | 2.975 | 0.050 | 0.025 | 0.025 |
①写出NO与活性炭反应的化学方程式_________________________________________;
②若T1<T2,则该反应的ΔH_________0(填“>”、“<”或“=”);
③上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1mol NO气体,则达到新化学平衡时NO的转化率为______。
纳米铜是一种性能优异的超导材料,以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料制备纳米铜粉的工艺流程如图所示:
(1)用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、废铜渣和稀硫酸共同作用可获得较纯净的Cu2S,其原理如图所示,该反应的离子方程式为______。
(2)从辉铜矿中浸取铜元素时,可用FeCl3溶液作浸取剂。
①反应:Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S,每生成1mol CuCl2,反应中转移电子的物质的量为______;浸取时,在有氧环境下可维持Fe3+较高浓度,有关反应的离子方程式为______。
②浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时,铜元素浸取率的变化如图所示,未洗硫时铜元素浸取率较低,其原因是______。
(3)“萃取”时,两种金属离子萃取率与pH的关系如图所示。当pH>1.7时,pH越大,金属离子萃取率越低,其中Fe3+萃取率降低的原因是______。
(4)用“反萃取”得到的CuSO4溶液制备纳米铜粉时,该反应中还原产物与氧化产物的质量之比为______
(5)在萃取后的“水相”中加入适量氨水,静置,再经过滤、_____、干燥、_____等操作可得到Fe2O3产品。
Na2O2具有强氧化性,H2具有还原性,某同学根据氧化还原反应的知识推测Na2O2与H2能发生反应。为了验证此推测结果,该同学设计并进行如下实验。
I.实验探究
步骤1:按如图所示的装置组装仪器(图中夹持仪器已省略)并检查装置的气密性,然后装入药品。
步骤2:打开K1、K2,在产生的氢气流经装有Na2O2的硬质玻璃管的过程中,未观察到明显现象。
步骤3:进行必要的实验操作,淡黄色的粉末慢慢变成白色固体,无水硫酸铜未变蓝色。
(1)组装好仪器后,要检查装置的气密性。简述检查虚线框内装置气密性的方法:________。
(2)B装置中所盛放的试剂是_____,其作用是_______。
(3)步骤3中的必要操作为打开K1、K2,_______(请按正确的顺序填入下列步骤的字母)。
A.加热至Na2O2逐渐熔化,反应一段时间
B.用小试管收集气体并检验其纯度
C.关闭K1
D.停止加热,充分冷却
(4)由上述实验可推出Na2O2与H2反应的化学方程式为__________。
II.数据处理
(5)实验结束后,该同学欲测定C装置硬质玻璃管内白色固体中未反应完的Na2O2含量。
其操作流程如下:
①测定过程中需要的仪器除固定、夹持仪器外,还有电子天平、烧杯、酒精灯、蒸发皿和____。
②在转移溶液时,若溶液转移不完全,则测得的Na2O2质量分数_____(填“偏大”“偏小”或“不变”)
已知反应:生成的初始速率与NO、的初始浓度的关系为,k是为速率常数。在时测得的相关数据如下表所示。下列说法不正确的是
实验数据 | 初始浓度 | 生成的初始速率mol/(L·s) | |
1 | |||
2 | |||
3 |
A.关系式中、
B.时,k的值为
C.若时,初始浓度 mol/L,则生成的初始速率为 mol/(L·s)
D.当其他条件不变时,升高温度,速率常数是将增大
已知磷酸分子()中的三个氢原子都可以与重水分子(D2O)中的D原子发生氢交换。又知次磷酸( H3 PO2)也可与D2O进行氢交换,但次磷酸钠(NaH2PO2)却不能与D2O发生氢交换。下列说法正确的是
A. H3 PO2属于三元酸 B. H3 PO2的结构式为
C. NaH2PO2属于酸式盐 D. NaH2PO2溶液可能呈酸性