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【化学——选修3:物质结构与性质】(15分)过渡金属元素铁能形成多种配合物,如:K3[Fe(SCN)6] [硫氰合铁()酸钾]和Fe(CO)x等。

(1)基态Fe3+的M层电子排布式为                           

请解释+3价铁的化合物较+2价铁的化合物稳定的原因              

(2)配合物Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,则 x =   

(3)FeBr2只含有离子键的离子化合物,其晶胞结构如图a,距一个Fe2+离子最近的所有Br离子为顶点构成的几何体为                 

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(4)二茂铁是最重要的金属茂基配合物,也是最早被发现的夹心配合物,包含两个环戊二烯与铁原子成键。二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯环的之间,结构如图b所示,已知二茂铁的一氯代物只有一种。

二茂铁的分子式为                       

穆斯堡尔谱学数据显示,二茂铁中心铁原子的氧化态为+2,每个茂环带有一个单位负电荷。因此每个环含有      个π电子

二茂铁中两个茂环可以是重叠的(D5h),也可以是错位的(D5d),它们之间的能垒仅有8 ~ 20 kJ/mol。温度升高时则绕垂直轴相对转动,使得两种结构可以相互转换,转换过程中能量变化如图c比较稳定的

           结构(填“重叠”或“错位”)。

 

(1)① 3s23p63d5 (2分) ②+3价铁3d轨道有5个电子,处于半充满状态较稳定(2分) (2)5 (3分) (3)立方体(2分) (4)① C10H10Fe(2分) ② 6(2分) ③ 重叠(2分) 【解析】 试题分析:(1)①铁的原子序数是26,则根据核外电子排布规律可知基态Fe3+的M层电子排布式为3s23p63d5。 ②根据铁离子的核外电子排布可知+3价铁3d轨道有5个电子,处于半充满状态较稳定,所以+3价铁的化合物较+2价铁的化合物稳定。 (2)配合物Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,其中中心原子是铁,其价电子数是8,每个配体提供的电子数是2,则8+2x=18,解得 x =5。 (3)根据晶胞结构可知黑球表示溴离子,红球表示亚铁离子,则以面心处的亚铁离子为中心,周围含有8个溴离子,所以距一个Fe2+离子最近的所有Br-离子为顶点构成的几何体为立方体。 (4)①二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯基环的之间,因此根据环戊二烯基环的化学式C5H5-可知二茂铁的分子式为C10H10Fe。 ②二茂铁中心铁原子的氧化态为+2,每个茂环带有一个单位负电荷,因此每个环含有6个π电子。 ③能量越低越稳定,根据图像可知重叠的(D5h)能量低,稳定性强。 考点:考查物质与结构性质的分析与应用  
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【化学——选修2:化学与技术】(15分)海洋是一个丰富的资源宝库,通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用。

(1)海水中盐的开发利用:

①海水制盐目前以盐田法为主,建盐田必须选在远离江河入海口,多风少雨,潮汐落差大且又平坦空旷的海滩。所建盐田分为贮水池、蒸发池和       池。

②目前工业上采用比较先进的离子交换膜电解槽法进行氯碱工业生产,在电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,请说明氯碱生产中阳离子交换膜的作用            (写一点即可)。

(2)电渗析法是近年来发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如图所示。其中具有选择性的阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列。请回答下面的问题:

①海水不能直接通入到阴极室中,理由是                                         

②A口排出的是          (填“淡水”或“浓水”)。

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(3)用苦卤(含Na+、K+、Mg2+、Cl、Br等离子)可提取溴,其生产流程如下:

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①若吸收塔中的溶液含BrO3,则吸收塔中反应的离子方程式为            

②通过①氯化已获得含Br2的溶液,为何还需经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br2的溶液                                                         

③向蒸馏塔中通入水蒸气加热,控制温度在90℃左右进行蒸馏的原因是                  

 

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(15分)开发氢能是实现社会可持续发展的需要。下图是以含H2S杂质的天然气为原料制取氢气的流程图。

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回答下列问题:

(1)反应②的化学方程式为                                           

(2)反应④的离子方程式为                                           

(3)步骤中制氢气的原理如下:

Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)满分5 manfen5.comCO(g)+3H2(g)      ΔH=+206.4 kJ·mol-1

Ⅱ:CO(g)+H2O(g) 满分5 manfen5.comCO2(g)+H2(g)      ΔH=-41.2 kJ·mol-1

对于反应,一定可以提高平衡体系中H2的百分含量,又能加快反应速率的措施是            (填字母代号)

a.升高温度     b.增大水蒸气浓度     c.加入催化剂     d.降低压强

利用反应,将CO进一步转化,可提高H2的产量。若1.00 mol CO和H2的混合气体CO的体积分数为20%与H2O反应,得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO的转化率为           

③若该天然气中硫化氢的体积分数为5%,且甲烷与水蒸气反应转化成二氧化碳和氢气的总转化率为80%,则通过上述流程1.00 m3 天然气理论上可制得氢气        m3(同温同压条件下)。

(4)一定条件下,如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(生成的有机物为气体,忽略其他有机物

生成目标产物的电极反应式为                  

该储氢装置的电流效率η=           η= 满分5 manfen5.com×100%,计算结果保留小数点后1位

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(15分)三苯甲醇(C6H5)3C-OH是一种重要的化工原料和医药中间体。实验室合成三苯甲醇的实验装置如图所示。

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已知:①过程中生成的中间物质格氏试剂易发生水解反应;

②部分相关物质的沸点如下:

物质

沸点/℃

三苯甲醇

380

乙醚

34.6

溴苯

156.2

③三苯甲醇的相对分子质量为260。

请回答下列问题:

(1)装置中玻璃仪器B的名称为      ;装有无水CaCl2的仪器A的作用是    

(2)装置中滴加液体未用普通分液漏斗而用滴液漏斗的作用是             ;制取格氏试剂时要保持温度约为40℃,可以采用           加热方式。

(3)制得的三苯甲醇粗产品中含有乙醚、溴苯、氯化铵等杂质,可以设计如下提纯方案:

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其中,操作①的名称是          ;洗涤液最好选用          (填字母序号)。

a.水         b.乙醚         c.乙醇         d.苯

检验产品已经洗涤干净的操作为                                        

(4)纯度测定:称取2.60 g产品,配成乙醚溶液,加入足量金属钠(乙醚与钠不反应),充分反应后,测得生成的气体在标准状况下的体积为100.80 mL。则产品中三苯甲醇的质量分数为           

 

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(13分)水是极弱的电解质,改变温度或加入某些电解质会影响水的电离。请回答下列问题:

(1)纯水在100 时,pH=6该温度下0.1 mol·L-1的NaOH溶液中,溶液的pH       

(2)25 时,向水中加入少量碳酸钠固体,得到pH为11的溶液,其水解的离子方程式为             ,由水电离出的c(OH)=         mol·L-1

(3)体积均为100 mL、pH均为2的盐酸与一元酸HX,加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示,

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则HX         “强酸”“弱酸”),理由是                 

(4)电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度强弱的物理量。已知:

化学式

电离常数(25 )

HCN

K=4.9×10-10

CH3COOH

K=1.8×10-5

H2CO3

K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11

25 时,等浓度的NaCN溶液、Na2CO3溶液和CH3COONa溶液,溶液的pH由大到小的顺序为        (填化学式)

25 时,在0.5 mol/L 的醋酸溶液中由醋酸电离出的c(H)约是由水电离出的c(H)        

 

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25℃,向50 mL 0.018 mol/L AgNO3 溶液中加入50 mL 0.02 mol/L 盐酸生成沉淀。已知:Ksp(AgCl)1.8×1010则生成沉淀后的体系中c(Ag)

A1.8×107mol/L   B1.8×108 mol/L   C1.8×109mol/L   D1.8×1010mol/L

 

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