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【化学—选修3: 物质结构与性质】钛、铬、铁、镍、铜等金属及其化合物在工业上有重...

【化学—选修3 物质结构与性质】钛、铬、铁、镍、铜等金属及其化合物在工业上有重要用途。

(1)钛铁合金是钛系储氢合金的代表,该合金具有放氢温度低、价格适中等优点。

Ti的基态原子价电子排布式为________________。

Fe的基态原子共有________种不同能级的电子。

(2)制备CrO2Cl2的反应为K2Cr2O7+3CCl4===2KCl+2CrO2Cl2+3COCl2↑。

上述化学方程式中非金属元素电负性由大到小的顺序是______________(用元素符号表示)。

COCl2分子中所有原子均满足8电子构型,COCl2分子中σ键和π键的个数比为________,中心原子的杂化方式为________。

(3)NiO、FeO的晶体结构均与氯化钠的晶体结构相同,其中Ni2+和Fe2+的离子半径分别为6.9×10-2 nm和7.8×10-2 nm。则熔点:NiO________(填“”、“<”或“=”)FeO。

(4)Ni和La的合金是目前使用广泛的储氢材料,具有大容量、高寿命、耐低温等特点,在日本和中国已实现了产业化。

该合金的晶胞结构如图所示。

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该晶体的化学式为________________。

已知该晶胞的摩尔质量为M g·mol-1,密度为d g·cm-3。设NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶胞的体积是________ cm3(用含M、d、NA的代数式表示)。

该晶体的内部具有空隙,且每个晶胞的空隙中储存6个氢原子比较稳定。已知:a=511 pm,c=397 pm;标准状况下氢气的密度为8.98×10-5 g·cm-3;储氢能力=满分5 manfen5.com。若忽略吸氢前后晶胞的体积变化,则该储氢材料的储氢能力为_______。

 

(1)①3d24s2 ②7 (2)①O>Cl>C ②3∶1 sp2 (3)> (4)①LaNi5 ② ③1 236 【解析】 试题分析:(1)①Ti是22号元素,位于元素周期表中第四周期第IVB族,故Ti的基态原子价电子排布式为 3d24s2; ②Fe是26号元素,原子核外有1s、2s、3s、4s、2p、3p、3d等7个能级; (2)①反应式中非金属元素有三种:O、C、Cl,CCl4中C表现正化合价、Cl表现负化合价,CrO2Cl2中Cl为+1价,O为-2价,电负性越大,对键合电子吸引力越大,元素相互化合时该元素表现负价,故电负性:O>Cl>C; ②COCl2分子中有1个C=O键和2个C-Cl键,单键都是σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,所以COCl2分子中σ键的数目为3,π键的数目为1,个数比3:1,中心原子价层电子对数==3,故中心原子杂化方式为sp2; (3)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,说明二者都是离子晶体,离子晶体的熔点与离子键的强弱有关,离子所带电荷数越多,离子半径越小,离子键越强,熔点越高.由于Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径,所以熔点是NiO>FeO; (4)①从图中可以看出,La位于平行六面体的顶点,晶胞中La的原子数为×8=1。平行六面体的上、下两个面各有2个Ni原子,四个侧面各有1个Ni原子,体心还有1个Ni原子。故晶胞中Ni的原子数为×8+1×1=5。故该晶体的化学式为LaNi5。 ②一个晶胞的质量m=,根据m=ρv,晶胞的体积为 cm3。 ③LaNi5合金储氢后的密度ρ==≈0.111 g·cm-3,由定义式:储氢能力=,故储氢能力=≈1 236。 【考点定位】本题主要是考查核外电子排布、电负性、共价键、熔点比较、晶胞结构判断与计算 【名师点晴】本题考查的内容包含了选修模块“物质的结构与性质”中最基本和最重要的内容,难点是晶胞结构分析与计算。通过晶胞中原子个数的计算和晶体的密度计算来考查考生的计算能力和应用知识解决问题的能力,考查了学生综合运用所学化学知识解决相关化学问题的能力。晶胞计算的思维方法是:(1)晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一,也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。晶体结构的计算常常涉及如下数据:晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等,密度的表达式往往是列等式的依据。解决这类题,一是要掌握晶体“均摊法”的原理,二是要有扎实的立体几何知识,三是要熟悉常见晶体的结构特征,并能融会贯通,举一反三。(2)在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时,要注意晶胞的形状,不同形状的晶胞,应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。(3)晶体微粒与M、ρ之间的关系:若1个晶胞中含有x个微粒,则1 mol晶胞中含有x mol微粒,其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量);又1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积),则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g,因此有xM=ρa3NA。  
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【化学—选修2:化学与技术】粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为:SiO2、Al2O3、CaO等。一种利用粉煤灰制取氧化铝的工艺流程如下:

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(1)粉煤灰研磨的目的是    

(2)第1次过滤滤渣的主要成分有       (填化学式, 下同),第3次过滤时,滤渣的成分的是  

(3)在104℃用硫酸浸取时,铝的浸取率与时间的关系如下图1,适宜的浸取时间为    h;铝的浸取率与“助溶剂/粉煤灰”的关系如图2所示,从浸取率角度考虑,三种助溶剂NH4F、KF及其NH4F与KF的混合物,在助溶剂/粉煤灰相同时,浸取率最高的是     (填化学式);用含氟的化合物作这种助溶剂缺点是    (举一例)。

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(4)流程中循环使用的物质有            (填化学式)。

(5)用盐酸溶解硫酸铝晶体,能够发生的原因是    

(6)用粉煤灰制取含铝化合物的主要意义是   

 

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(16分)汽车尾气中的主要污染物是NO和CO为减轻大气污染,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气:

(1)2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)H=﹣746.5KJ/mol (条件为使用催化剂)

已知:2C (s)+O2(g)2CO(g)H=﹣221.0KJ/mol

C (s)+O2(g)CO2(g)H=﹣393.5KJ/mol

则N2(g)+O2(g)=2NO(g)H=      kJ•mol﹣1

(2)T下,在一容积不变的密闭容器中,通入一定量的NO和CO,用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表

时间/s

0

1

2

3

4

5

C(NO)104  mol/L

10.0

4.50

C1

1.50

1.00

1.00

C(CO)103  mol/L

3.60

3.05

C2

2.75

2.70

2.70

则C2合理的数值为      (填字母标号)

A.4.20       B.4.00         C.2.95           D.2.80

(3)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:

实验组

温度/

起始量/mol

平衡量/mol

达到平衡所需时间/min

 

 

H2O

CO

CO

H2

 

i

650

2

4

2.4

1.6

5

ii

900

1

2

1.6

0.4

3

iii

900

a

b

c

d

t

若a=2,b=1,则c=      ,达平衡时实验组ii中H2O(g)和实验组iii中CO的转化率的关系为αii(H2O    αiii(CO)(填“<”、“”或“=”)

(4)二甲醚是清洁能源,用CO在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),已知一定条件下,该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比满分5 manfen5.com的变化曲线如图1所示

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a、b、c按从大到小的顺序排序为     

根据图象可以判断该反应为放热反应,理由是     

(5)CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准,该分析仪的工作原理类似于燃料电池,其中电解质是氧化钇(Y2O3)和氧化锆(ZrO2)晶体,能传导O2﹣

则负极的电极反应式为     

以上述电池为电源,通过导线连接成图2.若X、Y为石墨,a为2L 0.1mol/L KCl溶液电解一段时间后,取25mL 上述电解后的溶液,滴加0.4mol/L醋酸得到图3曲线(不考虑能量损失和气体溶于水,溶液体积变化忽略不计).根据图二计算,上述电解过程中 消耗一氧化碳的质量为  g

 

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工业上利用电镀污泥 (主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质回收铜和铬等金属,回收流程如下:

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已知部分物质沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲线如下:

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(1)在浸出过程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外,主要还有__________________。

(2)在除铁操作中,需要除去Fe3+和CaSO4,请完成相关操作:

加入石灰乳调节pH到约________,检验Fe3+已经除尽的操作是_________________;

将浊液加热到80,______________________。

(3)写出还原步骤中加入NaHSO3生成Cu2O固体反应的离子方程式:               ,此步骤中加入NaHSO3得到Cu2O的产率为95%,若NaHSO3过量,除了浪费试剂外,还会出现的问题是_______。

(4)当离子浓度小于或等于1×10-5mol·L-1时可认为沉淀完全,若要使Cr3+完全沉淀则要保持 c(OH)≥______。[已知:Ksp[Cr(OH)3]=6.3×10-31满分5 manfen5.com≈4.0]。

 

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某化学兴趣小组同学展开对漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)的研究。

实验Ⅰ. 制取NaClO2晶体

已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O,高于38 ℃时析出的晶体是NaClO2,高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3NaCl。现利用下图所示装置进行实验。

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(1)装置③的作用是         

(2)装置②中产生ClO2的化学方程式为                 装置④中制备NaClO2的化学方程式为                     

(3)从装置④反应后的溶液获得NaClO2晶体的操作步骤如下:

①减压,55 ℃蒸发结晶;②趁热过滤;③            ;④低于60 ℃干燥,得到成品。

实验Ⅱ. 测定某亚氯酸钠样品的纯度

设计如下实验方案,并进行实验:

①确称取所得亚氯酸钠样品m g于烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应(已知:ClO2-+4I-+4H+2H2O+2I2+Cl-);将所得混合液配成250 mL待测溶液。

②移取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中,加几滴淀粉溶液,用c mol·L-1 Na2S2O3标准液滴定,至滴定终点。重复2次,测得平均值为V mL(已知:I2+2S2O32-2I-+S4O62-)

(4)达到滴定终点时的现象为             

(5)该样品中NaClO2的质量分数为      (用含mcV的代数式表示)

(6)在滴定操作正确无误的情况下,此实验测得结果偏高,原因用离子方程式表示为  

 

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250.1 mol Na2CO3与盐酸混合所得的一组体积为1 L的溶液溶液中部分微粒与pH 的关系如下图所示。下列有关溶液中离子浓度关系叙述正确的是( 

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A. W点所示的溶液中c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(OH-)+c(Cl-)

B. pH=4的溶液中c(H2CO3)+c(HCO32-)+c(CO32-)<0.1 mol·L-1

C. pH=8的溶液中c(H+)+c(H2CO3)+c(HCO3-)=c(OH-)+c(Cl-)

D. pH=11的溶液中c(Na+)c(Cl-)c(CO32-)c(HCO32- )c(H2CO3)

 

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