周期表中前四周期的元素A、B、C、D,原子序数依次增大,且A、B、C同周期。A共有两个原子轨道上有电子,且电子数目相同。B、C相邻,且C中的未成对电子数为3个,D是人类最早使用的元素,并以这种元素命名了一个时代。请回答下面的问题:
(1)A、B、C第一电离能从小到大的顺序为:__________________(填元素符号),D的价层电子排布图为:_______________________。
(2)在不同的温度下,A以ACl2和二聚体 A2Cl4两种形式存在,二聚体的结构式如下图所示:
①ACl2中A的杂化方式为_____________。
②1mol A2Cl4中含配位键的数目为_____________。
(3)B元素能形成多种同素异形体,其中一种同素异形体X的晶体结构和晶胞结构如图所示。已知X的密度是a g/cm3,B-B键的键长为r cm,阿伏加德罗常数的值为NA。
X的晶体结构(左)和晶胞(右)
①X中含有的化学键为____________________。
②X晶体的层间距离为___________________。
(4)C元素可以形成两种含氧酸HCO2和HCO3,酸性是HCO3___HCO2(填“强于”或者“弱于”),原因为__________________________。
(5)将二维密置层在三维空间内堆积,可以得到两种金属晶体的最密堆积方式。一种是按照XYXYXYXY……方式堆积,我们称这种堆积方式为“甲”方式。另外一种是按照XYZXYZXYZXYZ……方式堆积,我们称这种堆积方式为“乙”方式。则金属D的堆积方式为_______。(填“甲”或“乙”)
三氯氧磷(化学式:POCl3)常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。氯化水解法生产三氯氧磷的流程如下:
(1)氯化水解法生产三氯氧磷的化学方程式为_____________________________________。
(2)氯化水解法生产三氯氧磷时,会产生含磷(主要为H3PO3、H3PO4等)废水,已知H3PO3是一种淡黄色晶体,且易溶于水的二元弱酸。
①若用10 mL H3PO3溶液与同浓度的NaOH溶液20 mL恰好完全反应,生成的盐化学式为___________,属于________(填“正盐”或“酸式盐”)。
②H3PO3可以将溶液中的Ag+还原,从而用于化学镀银,写出该离子方程式_________。
③用含有Ca2+的溶液处理含磷废水,若处理后的废水中c(PO43ˉ)=4×10ˉ7mol·Lˉ1,溶液中c(Ca2+)=________mol·Lˉ1。(已知Ksp[Ca3(PO4)2]=2×10ˉ29)
④某温度下,0.1mol/L的H3PO3溶液中c(H+)=2.5×10ˉ2 mol/L,则该温度下H3PO3的第一步电离的平衡常数Kal=___________(H3PO3的第二步电离忽略不计,保留两位有效数字)。
(3)通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中Cl元素含量,进一步可以计算产品的纯度,
实验步骤如下:
Ⅰ.取a g产品于锥形瓶中,加入足量NaOH溶液,待完全水解后加稀硝酸至酸性。
Ⅱ.向锥形瓶中加入b mol·Lˉ1的AgNO3溶液V1 mL,使Cl-完全沉淀。
Ⅲ.向其中加入2 mL硝基苯,震荡,使沉淀表面被有机物覆盖。
Ⅳ.加入指示剂,用c mol·Lˉ1 NH4SCN溶液滴定过量Ag+至终点,所用体积V2 mL。
①滴定选用的指示剂是________(选填字母)。
a.Fe2(SO4)3 b.(NH4)2Fe(SO4)2 c.淀粉 d.酚酞
②实验所测产品中三氯氧磷的纯度为_____________。(用含相关字母的表达式表示)
大气中CO2含量的增加会加剧温室效应,为减少其排放,需将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存和利用。
(1)CO2与NH3反应可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2],反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) 在合成塔中进行。下如图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况。
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值范围分别为0.6~0.7、1~1.1和1.5~1.61,则生产中应选用水碳比的数值范围为_______________。
②请推测生产中氨碳比控制在4.0左右还是控制在4.5左右比较适宜,并简述你的理由_______________。
(2)CO2与H2也可用于合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在体积可变的恒压密闭容器中,该反应在不同温度、不同投料比时,CO2的平衡转化率如图所示。
①该反应的化学平衡常数的表达式为_____________。
②该反应的∆S__________0,∆H_________0(填“>”或“<”)。
③700K投料比[n(H2)/n(CO2)] = 2时,H2的平衡转化率为___________________。
(3)固体氧化物电解池(SOEC)用于高温电解CO2/H2O,既可高效制备合成气(CO+H2),又可实现CO2的减排,其工作原理如下如图。
①在c极上反应分两步进行:首先水电解产生氢气,然后氢气与CO2反应产生CO。写出电极c上发生的电极反应式:___________________。
②若电解得到的1:1的合成气(CO+H2),则通入的CO2和H2O物质的量比值为__________。
(4)以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见如图。如何解释如图中250-400℃时温度升高与乙酸的生成速率变化的关系?______________________。
据报道,2017年4月26日下水的国产航母采用了很多在国际上领先的新技术、新材料,如碳纤维、隐形涂层、新的防腐蚀技术等;航母的发动机—“中国心”的主要材料Si3N4是具备抗冲击、耐腐蚀、耐高温等特点的新型陶瓷。工业上制备纯净的Si3N4陶瓷需要综合各方面技术。
(1)以氮气、氢气、氯气和粗硅为原料制备纯净氮化硅的主要反应如下:
①Si(粗、s) + 2Cl2(g) = SiCl4(g) ΔH1= -609.6 kJ/mol
②SiCl4(g)+ 2H2(g) = Si(纯、s)+ 4HCl(g) ΔH2= a kJ/mol
③3SiCl4(g)+ 6H2(g)+ 2 N2(g)= Si3N4(s) + 12HCl(g) ΔH3= -29kJ/mol
④3Si(纯、s) + 2 N2(g) = Si3N4(s) ΔH4= -750.2 kJ/mol
则a为____________。
(2)采用化学气相沉积法使氨气和甲硅烷在600℃的加热基板上生成氮化硅。
①写出甲硅烷的电子式___________________。
②用化学反应方程式表示制备氮化硅的反应原理__________________________。
③反应所利用的原料甲硅烷具有易提纯的特点,因此甲硅烷热分解法是制备高纯硅很有发展潜力的方法。但制备和使用甲硅烷过程必须控制无氧环境,请你分析原因____________________________________________________________________。
(3)利用原料SiO2 和焦炭为原料采用碳热还原法在1400-1450℃的氮气气氛下合成氮化硅
SiO2 + C+ N2 Si3N4 + CO(反应未配平)
①工业上通常用该反应的一个副反应来制备粗硅,请写出该副反应的化学方程式__________。
②为了保证石英和焦炭尽可能的转化,氮气要适当过量。某次反应用了25 mol氮气,反应生成6 mol一氧化碳,则反应中转移电子数为____NA ,此时混合气体的平均摩尔质量为_______。(NA表示阿伏加德罗常数的数值)
短周期主族元素a、b、c、d的原子序数依次增大。在如图所示的物质转化关系中,p、q、m、n分别是元素d、a、b、c的气体单质,p和s均为有色气体,v的水溶液呈碱性。常温下,0.1mol/L t溶液与0.1mol/L u溶液的pH 均为1。
下列说法正确的是
A. v能分别与u、t反应生成离子化合物 B. 元素的非金属性:b>c>a
C. 原子半径:b<c<d D. d的氧化物对应的水化物均为强酸
25℃时,下列溶液中,离子浓度关系正确的是
A.pH=a的氨水稀释10倍后,其pH=b,则a=b+1
B.浓度相同的①NH4Cl ②CH3COONH4 ③NH4HSO4,三种溶液中的c(NH4+):①>③>②
C.将相同浓度的氨水与盐酸等体积混合,所得溶液中的离子浓度关系:c (NH4+)> c (Cl-) > c (H+) > c (OH-)
D.将a mol·L-1CH3COOH与b mol·L-1NaOH溶液等体积混合,测得溶液pH为7,则a与b的关系:a>b