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(12分)能源、材料和信息是现代社会的三大“支柱”。 (1)目前,利用金属或合金...

(12分)能源、材料和信息是现代社会的三大“支柱”。

(1)目前,利用金属或合金储氢的研究已取得很大进展,下图是一种镍基合金储氢后的晶胞结构图。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

① Ni原子的价电子排布式是         ▲         

② 该合金储氢后,含1mol La的合金可吸附H2的数目为     ▲     

(2)南师大结构化学实验室合成了一种多功能材料——对硝基苯酚水合物(化学式为C6H5NO3·1.5H2O)。实验表明,加热至94℃时该晶体能失去结晶水,由黄色变成鲜亮的红色,在空气中温度降低又变为黄色,具有可逆热色性;同时实验还表明它具有使激光倍频的二阶非线性光学性质。

①晶体中四种基本元素的电负性由大到小的顺序是         ▲         

②对硝基苯酚水合物失去结晶水的过程中,破坏的微粒间作用力是   ▲  

(3)科学家把NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体,已知其中阴离子与SO42互为等电子体,且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构。该阴离子的电子式是        ▲        ,其中心原子N的杂化方式是       ▲      

 

(每空2分,共12分) ⑴ ① 3d84s2      ② 3NA          ⑵ ① O>N>C>H      ② 氢键 ⑶ sp3 【解析】略
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考点分析:
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(15分)以铬铁矿[主要成份为Fe(CrO2)2,含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质]为主要原料生产重铬酸钠晶体(Na2Cr2O7·2H2O)的主要工艺流程如下:

 

说明: 6ec8aac122bd4f6e说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)煅烧过程中,铬铁矿中的Al2O3与纯碱反应的化学方程式为      ▲      

(2)酸化时发生的反应为:2CrO42+2H6ec8aac122bd4f6eCr2O72+H2O,若1L酸化后所得溶液中含铬元素的质量为28.6 g,CrO426ec8aac122bd4f6e转化为Cr2O72

①酸化后所得溶液中c(Cr2O72)=         ▲        

②已知:常温时该反应的平衡常数K=1014。上述酸化后所得溶液的pH=

       ▲     

(3)根据有关国家标准,含CrO42的废水要经化学处理,使其浓度降至5.0×10-7 mol·L-1以下才能排放。含CrO42的废水处理通常有以下两种方法。

①沉淀法:加入可溶性钡盐生成BaCrO4沉淀[Ksp(BaCrO4)=1.2×10-10],再加入可溶性硫酸盐处理多余的Ba2。加入可溶性钡盐后的废水中Ba2的浓度应不小于       ▲     mol·L-1,后续废水处理方能达到国家排放标准。

②还原法:CrO426ec8aac122bd4f6eCr36ec8aac122bd4f6eCr(OH)3。用该方法处理10 m3 CrO42的物质的量浓度为1.5×10—3 mol·L-1的废水,至少需要绿矾(FeSO4·7H2O)        ▲       kg。

 

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(15分)某经济开发区将钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成了一个产业链(如图所示),大大地提高了资源利用率,减少了环境污染。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

请填写下列空白:

(1)写出钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式:            ▲          

(2)由CO和H2合成甲醇的方程式是:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。

①已知该反应在300℃时的化学平衡常数为0.27,该温度下将2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容积为2 L的密闭容器中,此时反应将   ▲   (填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。

②若不考虑生产过程中物质的任何损失,该产业链中每合成19.2 t甲醇,至少需额外补充H2        ▲        t。

(3)用甲醇—空气碱性(KOH)燃料电池作电源电解精炼粗铜(右图),

说明: 6ec8aac122bd4f6e

在接通电路一段时间后纯Cu质量增加3.2 g。

①请写出燃料电池中的负极反应式:         ▲       

②燃料电池正极消耗空气的体积是      ▲    (标准状况,

空气中O2体积分数以20%计算)。

 

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(14分)工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca2、Mg2、Fe3、Cl和SO42等杂质,提纯工艺线路如下:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

、碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

、25℃时有关物质的溶度积如下:

物质

CaCO3

MgCO3

Ca(OH)2

Mg(OH)2

Fe (OH)3

Ksp

4.96×10-9

6.82×10-6

4.68×10-6

5.61×10-12

2.64×10-39

回答下列问题:

(1)加入NaOH溶液时发生的离子方程式为:

                           ▲                             

25℃时,向含有Mg2、Fe3的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的

pH=8时,c(Mg2):c(Fe3)=     ▲      

(2)“趁热过滤”时的温度应控制在        ▲        

(3)有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。

请你分析实际工业生产中是否可行     ▲    ,并说明理由:              

                 ▲                       

(4)已知:Na2CO3·10 H2O(s)=Na2CO3(s)+10 H2O(g)      △H=+ 532.36kJ·mol-1

   Na2CO3·10 H2O (s)=Na2CO3·H2O(s)+9 H2O(g)   △H=+ 473.63kJ·mol-1

写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式             ▲              。

 

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(14分)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂,且不会造成二次污染。已知高铁酸盐热稳定性差,工业上用湿法制备高铁酸钾的基本流程如下图所示:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

(1)在农业生产中,滤液1可用作          ▲         

(2)上述氧化过程中,发生反应的离子方程式是:           ▲         ,控制反应温度30℃以下的原因是:             ▲               

(3)结晶过程中加入浓KOH溶液的作用是:            ▲           

(4)某温度下,将Cl2通入KOH溶液中,反应后得到KCl、KClO、KClO3的混合溶液,经测定ClO与ClO3离子的物质的量之比是1:2,则Cl2与氢氧化钾反应时,被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比为       ▲     

(5)实验测得铁盐溶液的质量分数、反应时间与K2FeO4产率的实验数据分别如图1、图2所示。为了获取更多的高铁酸钾,铁盐的质量分数应控制在     ▲     附近、反应时间应控制在       ▲      

说明: 6ec8aac122bd4f6e

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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(10分)活性ZnO在橡胶、塑料、涂料工业中有重要应用,一种由粗ZnO(含FeO、CuO)制备活性ZnO的流程如下(已知:碱式碳酸锌经焙烧可制得活性ZnO):

 

说明: 6ec8aac122bd4f6e

已知:几种离子生成氢氧化物沉淀时的pH如下表:

待沉淀离子

Fe2

Fe3

Zn2

Cu2

开始沉淀时pH

6.34

1.48

6.2

5.2

完全沉淀时pH

9.7

3.2

8.0

6.4

请问答下列问题:

(1)步骤A加H2O2发生反应的离子方程式是            ▲          ,该步骤需控制溶液pH的范围是        ▲      

(2)A溶液中主要含有的溶质是       ▲      

(3)碱式碳酸锌经焙烧制得活性ZnO的反应△H>0,该反应能自发进行的原因是:△S     ▲    (选填“=”、“>”、“<”)0。

(4)若经处理后的废水pH=8,此时Zn2的浓度为       ▲     mg/L(常温下,Ksp[Zn(OH)2]=1.2×10-17)。

 

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