[化学——选修3:物质结构与性质]太阳能电池板材料除单晶硅外,还有铜、铟、镓、硒等化学物质。
(1)基态硅原子的价电子排布图: 。
(2)硒和硫同为VIA族元素,与其相邻的元素有砷和溴,则三种元素的第二电离能由小到大的顺序为 。(用I2X表示)
(3)气态SeO3分子的杂化类型为 ,与SeO3互为等电子体的一种阴离子为 (填化学式)。
(4)胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O) 4]SO4 ·H2O,其结构示意图如下:
胆矾中含有的粒子间作用力是 (填序号)。
A.离子键 B.极性键 C.金属键 D.配位键 E.氢键 F.非极性键
(5)在硫酸铜溶液中加入过量KCN,生成配合物K 2[Cu(CN)4],该配合物属于 晶体,已知CN-与N2为等电子体,指出1molCN-中键的数目为 。
(6)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构,在晶胞中金原子位于顶点,铜原子位于面心,则该合金中铜原子(Cu)与金原子(Au)个数比为 ;若该晶体的晶胞棱长为a nm,则该合金密度为 g/cm3。(列出计算式,不要求计算结果,阿伏加德罗常数的值为NA)
研究NOx、CO等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
(1) 利用甲烷催化还原NOx:
CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=﹣574kJ•mol﹣1
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=﹣1160kJ•mol﹣1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。
(2)已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,发生如下反应:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),500℃时的平衡常数为9,若在该温度下进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020 mol·L-1,则CO的平衡转化率为: 。
(3) 用活化后的V2O5作催化剂,氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图1所示。
①写出总反应化学方程式 。
②测得该反应的平衡常数与温度的关系为:lgK=5.08+217.5/T,该反应是 反应(填“吸热”或“放热”)。
③该反应的含氮气体组分随温度变化如图2所示,当温度达到700K时,发生副反应的化学方程式 。
(4)下图是用食盐水做电解液电解烟气脱氮的一种原理图,NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3—,尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。如下图,电流密度和溶液pH对烟气脱硝的影响。
①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3-反应的离子方程式 。
②溶液的pH对NO去除率影响的原因是 。
③若极板面积10cm2,实验烟气含NO 1.5%,流速为0.070L·s-1(气体体积已折算成标准状态,且烟气中无其他气体被氧化),法拉第常数为96500 C·mol-1,测得电流密度为1.0 A·cm-2。列式计算实验中NO除去率 。
砷(As)是第四周期第VA族元素,它在自然界中的含量不高,但人类认识它、研究它的历史却很长。
(1)砷的氢化物的化学式为________,其稳定性比磷的氢化物____(填“强或弱”)。已知H3AsO3是两性偏酸性的化合物,它与硫酸反应的化学方程式为 。NaHAsO3溶液呈碱性,该溶液中c(H2AsO3-) C(AsO33-)(填“>”、“<”或“=”)。
(2)砷在自然界中主要以硫化物形式(如雄黄As4S4、雌黄As2S3等)存在。
①工业上以雄黄为原料制备砷的过程是:先在空气中煅烧使其转化为砒霜(As2O3),然后用焦炭还原。写出焦炭还原时发生反应的化学方程式: 。砒霜有剧毒,卫生防疫分析中鉴定的方法是:先将试样与锌、硫酸混合在一起反应,将生成的气体导入到热玻璃管中热解,若玻璃管中产生亮黑色的“砷镜”,则说明试样中含有As2O3。写出上述鉴定过程中有关反应的化学方式: 。
②“砷镜”可被漂白精氧化为H3AsO4,反应中还原剂与氧化剂物质的量之比为 。
(3)已知砷酸(H3AsO4)是三元酸,有较强的氧化性。
①常温下砷酸的K1=6×10-3、K2=1×10-7,则NaH2AsO4溶液的pH为____7。(填“>”、“<”、“=”),判断依据为___________________________________________________________________。
②某原电池装置如图所示,电池总反应为AsO43-+2I-+H2OAsO33-+I2+2OH-。
当P池中溶液由无色变成蓝色时,正极上的电极反应式为 。当电流计指针归中后向Q池中加入一定量的NaOH,则电池负极所在的烧杯为 (填“P”或“Q”)。
TiO2和TiCl4都是钛的重要化合物,某化学兴趣小组在实验室对两者的制备及性质进行探究。
Ⅰ.制备TiCl4
实验室利用反应TiO2 (s)+CCl4(g)TiCl4(g)+CO2(g),在无水无氧条件下制备TiCl4,装置图和有关信息如下:
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 其他 |
CCl4 | —23 | 76 | 与TiCl4互溶 |
TiCl4 | —25 | 136 | 遇潮湿空气产生白雾 |
请回答下列问题:
(1)仪器A的名称是 。
(2)实验开始前后的操作包括:①检查装置气密性,②组装仪器,③通N2一段时间,④加装药品,⑤点燃
酒精灯⑥停止通N2⑦停止加热。正确的操作顺序是__________________________。实验结束后欲分离D中的液态混合物,所采用操作的名称是 。
(3)装置E能否 (填“能”或“不能”)换成装置A,理由是 。
(4)TiCl4是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。某钛合金的元素还有Al和Si等,已知在常温下,钛是一种耐强酸强碱的金属,请设计实验检验其中的Si元素。 。
Ⅱ.制备TiO2及测定TiO2的质量分数:
在TiCl4中加水、加热,水解得到沉淀TiO2·xH2O,经过滤、水洗,再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2。
(5)写出生成TiO2·xH2O的化学方程式 。
(6)检验沉淀是否洗涤干净的方法是___________________________________________。
(7) 一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。滴定分析时,称取上述TiO2试样0.2g,消耗0.1 mol·L-1 NH4Fe(SO4)2标准溶液20mL。
①配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时,加入一定量H2SO4的目的是: 。
②该滴定操作所用到的指示剂是 。
③则TiO2质量分数为 。
在t ℃时,AgI在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,又知t℃时AgBr的Ksp=5×10-13。下列说法不正确的是( )
A.在t℃时,AgI的Ksp=2.5×10-15 mol2.L-2
B.图中b点有碘化银晶体析出
C.向c点溶液中加入适量蒸馏水,可使溶液由c点到a点
D.在t℃时,反应AgBr(s)+I-(aq)AgI(s)+Br-(aq)的平衡常数K=200
W、X、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增大。W的最外层电子数、电子层数和主族序数均相等。Y原子最外层电子数与W、X原子最外层电子数之和相等。X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍还多1个。Z是所在周期中主族元素原子半径最大的元素。下列说法正确的是( )
A.离子半径大小顺序为:Z>X>Y>W
B.W、X、Y三种元素都属于非金属元素,它们之间只能形成共价化合物
C.X、Y、Z三种元素与W 元素形成的最简单化合物的沸点依次升高
D.X、Y、Z三种元素形成的化合物的水溶液一定显中性