硼及其化合物的研究在无机化学的发展中占有独特的地位。
(1)硼元素有10B和11B两种天然稳定同位素,在基态11B原子中,价电子中存在______对自旋方向相反的电子。第一电离能介于B与N之间的第二周期元素有______种。
(2)目前已制得二十多种硼氢化合物,如乙硼烷B2H6、丁硼烷B4H10等在能源方面前景可期。
①NH3能通过配位键与硼元素的某种氢化物作用得到化合物M, M是一种新的储氢材料,加热M 会缓慢释放出H2,并转化为化合物N, M、N分别是乙烷、乙烯的等电子体。M的结构式为______须标出配位键),氮原子在M、N分子中的杂化方式分别为_________。
②B2H6可作火箭燃料,将B2H6气体通入H2O中的反应为B2H6+6H20=2H3BO3+6H2↑,据此可判断反应中所涉及元素的电负性从小到顺序为_________。
③以硼酸(H3BO3)为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂,可将竣基直接还原成醇。
CH3C00H CH3CH2OH
上图中乙酸分子键角1>键角2,其原因为_____________。
(3)磷化硼(BP)是受高度关注的耐磨材料,可作为金属表面的保护层,其结构与金刚石类似,如图1所示。
①图II是磷化硼沿Z轴的投影图,请在图II中圆球上涂“”和画“×”分别表明B与P的相对位置_____________。
②已知晶胞边长为apm,则磷化硼的密度是______g/cm3(只要求列算式)。
砷(33As)在元素周期表中与氮同主族,砷及其化合物被运用在农药、防腐剂、染料和医药等领域,及其多种合金中。
(1)砷原子次外层上的电子数为_____,砷化氢的电子式为_______。
(2)成语“饮鸩止渴”中的“鸩”是指放了砒霜(As2O3)的酒。As2O3是两性偏酸性的氧化物,写出As2O3溶于浓盐酸的化学方程式__________。
(3)As2O3溶于热水生成的亚砷酸(H3AsO3),具有较强的还原性,分可用于治疗白血病,其水溶液存在多种微粒形态,各微粒的分布分数与溶液pH的关系如右图:
①向亚砷酸溶液中缓缓加入NaOH溶液至pH=11时,反应的离子方程式为_________。
②电离平衡常数Ka1(H3AsO3)=________。
③Na2HAsO3溶液呈碱性,该溶液中c(H2AsO3-)_____c(AsO33-)(填“>”、“<”或“=”)。
④向含有HAsO32-的溶液中滴加氯水反应的离子方程式为_________。
钢铁工业是国民经济的重要基础产业,目前比较先进的天然气竖炉冶铁工艺流程如下图所示:
(1)催化反应室发生的反应为:
ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206kJ/mol
ⅱ.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247kJ/mol。
① 催化反应室可能发生的副反应有CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g),则该反应的△H=____。
② 催化反应室的温度通常需维持在550~750℃之间,从化学反应速率角度考虑,其主要目的是________。
③ 在催化反应室中,若两反应达到平衡时,容器中n(CH4)=0.2mol,n(CO)=0.3mol,n(H2)=0.5mol,则通入催化反应室CH4的起始物质的量为______mol(不考虑副反应)。
(2)还原反应室发生的反应为:
ⅰ.Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=-25kJ/mol
ⅱ.Fe2O3(s)+3H2(g)2Fe(s)+3H2O(g) △H=+98kJ/mol
① 下列措施中能使反应i平衡时增大的是______(填字母)。
A.增大压强 B.降低温度 C.充入一定量氮气 D.增加Fe2O3(s)用量
E.增大CO的浓度 F.加入合适的催化剂
②若在1000℃下进行反应1(该温度下化学反应平衡常数为64), CO起始浓度为量2mol/L(Fe2O3过量),则CO的转化率为_______。
③天然气竖炉冶铁相对于传统焦炭冶铁,该冶铁工艺的优点是_________。
(3)铁钛合金是一种常用的不锈钢材料,某同学在探究该合金的性质时,往含有TiO2+、Fe3+溶液中加入铁屑至溶液显紫色,该过程发生的反应有:①2Fe3++Fe=3Fe2+
②Ti3+(紫色)+Fe3++H2O=TiO2+(无色)+Fe2++2H+
③________________。
氮化铝(AIN)是一种性能优异的新型材料,在许多领域有广泛应用,前景广阔。某化学小组模拟工业制氮化铝原理,欲在实验室制备氮化铝并检验其纯度。
查阅资料:①实验室用饱和NaNO2与NH4Cl溶液共热制N2: NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O。
②工业制氮化铝:A12O3+3C+N22AlN+3CO氮化铝在高温下能水解。
③ AlN与NaOH饱和溶液反应:AlN+Na0H+H2O=NaAlO2+NH3↑。
一、氮化铝的制备
(1)实验室中使用的装置如上图所示,请按照氮气气流方向将各个衣器接口连接完整:
e→c→d→___________。(根据实验需要,上述装置可使用多次)。
(2)B装置内的X液体可能是_______;E装置内氯化钯溶液的作用可能是________。
二、氮化铝纯度的测定
【方案ⅰ】甲同学用右图装置测定AlN的纯度(部分夹持装置已略去)。
(3)为准确测定生成气体的体积,量气装置(虚线框内)中的X液体可以是____。
a.CC14 b.H2O c.NH4Cl饱和溶液 d.植物油
(4)若装置中分液漏斗与导气管之间没有导管A连通,对所测AIN纯度的影响是______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(5)用下列仪器也能组装一套量气装置,其中必选的仪器有_____(选下列仪器的编号)。
a.单孔塞 b.双孔塞 c.广口瓶 d.容量瓶 e.量筒 f.烧杯
【方案ⅱ】 乙同学按以下步骤测定样品中AIN的纯度。
(6)步骤②的操作是__________。
(7)实验室里煅烧滤渣使其分解,除了必要的热源和三脚架以外,还需要的仪器有_____等。
(8)样品中AIN的纯度是_______(用m1、m2、m3 表示)
A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期主族元素,其中A的原子序数是B和D原子序数之和的1/4,C元素的最高价氧化物的水化物是一种中强碱。甲和丙是D元素的两种常见氧化物,乙和丁是B元素的两种常见同素异形体,0.005mol/L戊溶液的pH=2 ,它们之间的转化关系如下图所示(部分反应物省略),下列叙述正确的是
A. C、D两元素形成化合物属共价化合物
B. A、D分别与B元素形成的化合物都是大气污染物
C. C、D的简单离子均能促进水的电离
D. E的氧化物水化物的酸性大于D的氧化物水化物的酸性
25℃时,Ag2CO3在水中的沉淀溶解平衡曲线如右图所示(已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10),下列说法正确的是
A. 根据图示可计算出Ksp(Ag2CO3)=9×10-9
B. 向Ag2CO3饱和溶液中加入K2CO3饱和溶液,可以使Y点移到X点
C. 反应Ag2CO3(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+CO32-(aq)化学平衡常数K=2.5×108
D. 在0.001mol/LAgNO3溶液中滴入同浓度的KCl和K2CO3的混合溶液,CO32-先沉淀