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氢化铝钠(NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料,掺入少量Ti的NaAlH4在15...

氢化铝钠(NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料,掺入少量Ti的NaAlH4在150℃时释氢,在170℃、15.2 MPa条件下又重复吸氢。NaAlH4可由AlCl3和NaH在适当条件下合成。NaAlH4的晶胞结构如图所示。

(1)基态Ti原子的价电子排布式为___________

(2)NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂。NaH属于_____晶体,其电子式为______

(3)AlCl3在178℃时升华,其蒸气的相对分子质量约为267,蒸气分子的结构式为____(标明配位键)。

(4)AlH4-中,Al的轨道杂化方式为_____;列举与AlH4-空间构型相同的两种离子:_____(填化学式)。

(5)NaAlH4晶体中,与Na+紧邻且等距的AlH4-_____个;NaAlH4晶体的密度为____g/cm3(用含a 的代数式表示)。

(6)NaAlH4的释氢机理为:每3个AlH4-中,有2个分别释放出3个H原子和1个Al原子,同时与该Al原子最近的Na原子转移到被释放的Al原子留下的空位,形成新的结构。这种结构变化由表面层扩展到整个晶体,从而释放出氢气。该释氢过程可用化学方程式表示为___________

 

3d24s2 离子 sp3 NH4+、BH4- 8 3NaAlH4=Na3AlH6+2Al+3H2↑ 【解析】(1)Ti的基态原子核外电子排布式为:1s22s22p63s22p63d24s2,基态Ti原子的价电子排布式为 3d24s2 ;(2)NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂,有离子化合物的特点。NaH属于离子晶体,其电子式为;(3)AlCl3蒸气分子的结构式为(4)AlH4-中,Al与H形成四个σ键,Al的轨道杂化方式为SP3杂化;与AlH4-空间构型相同的两种离子: NH4+、 BH4- ;(5)NaAlH4晶体中,与Na+紧邻且等距的AlH4-有8个,分别位于经过Na+ 的两个相互垂直的两个平面内,每个平面内有4个,NaAlH4晶体的密度:晶胞中AlH4-,Na+ 为,即:;(6)每3个AlH4-中,有2个分别释放出3个H原子和1个Al原子,同时与该Al原子最近的Na原子转移到被释放的Al原子留下的空位,形成新的结构。根据质量守恒得方程式:3NaAlH4=Na3AlH6+2Al+3H2↑ 点睛:本题是对物质结构和性质的考查,涉及核外电子排布、晶体类型与性质、杂化方式与空间构型、晶胞结构与晶胞密度的计算,情境较新,中学教材基本没有接触,学生有畏惧感,侧重考查学生对知识的迁移能力,(5)中晶胞密度的计算是难点。  
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碳酸锂广泛应用于化工、冶金等行业.工业上利用锂辉石(Li2Al2Si4Ox)制备碳酸锂的流程如图:

 

已知:碳酸锂的溶解度为((g/L)

温度

0

10

20

30

40

50

60

80

100

Li2CO3

1. 54

1. 43

1. 33

1. 25

1. 17

1. 08

1. 01

0. 85

0. 72

 

请回答下列问题:

(1)锂辉(Li2Al2Si4Ox)可以用氧化物的形式表示其组成,形式为__________

(2)硫酸化焙烧温度控制在250﹣300℃之间,主要原因是________;焙烧中硫酸用量控制在理论用量的l15%左右,硫酸加入过多的副作用是_________

(3)水浸时,加入CaCO3粉末充分反应后过滤,滤渣的主要成分除CaCO3外还有___________________________

(4)“沉锂的化学反应方程式为_______________________

(5)“沉锂需要在95℃以上进行,主要原因是_______________,过滤碳酸锂所得母液中主要含有硫酸钠,还可能含有___________

 

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NH3作为一种重要化工原料,被大量应用于工业生产,与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863计划。催化剂常具有较强的选择性,即专一性。已知:

反应I:4NH3(g) +5O2(g) 4NO(g) +6H2O(g)    △H=―905.0 kJ·molˉ1

 

反应 II:4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g) +6H2O(g)    △H

(1)

化 学 键

H—O

O=O

N≡N

N—H

键能kJ·molˉ1

463

496

942

391

 

  △H=__________________

(2)在恒温恒容装置中充入一定量的NH3和O2,在催化剂的作用下进行反应I,则下列有关叙述中正确的是_________

A.使用催化剂时,可降低该反应的活化能,加快其反应速率

B.若测得容器内4v(NH3)=6v(H2O) 时,说明反应已达平衡

C.当容器内=1时,说明反应已达平衡

D.当测得容器内的O2密度不再变化时,说明反应已达平衡

(3)氨催化氧化时会发生上述两个竞争反应I、II。为分析某催化剂对该反应的选择性,在1L密闭容器中充入1 mol NH3和2mol O2,测得有关物质的量关系如下图:

① 该催化剂在高温时选择反应____________ (填“ I ”或“ II”)。

② 520℃时,4NH3(g)+5O24NO(g) +6H2O(g)的平衡常数K=__________ ( 不要求得出计算结果,只需列出数字计算式)。

③有利于提高NH3转化为N2平衡转化率的措施有______________

A.使用催化剂Cu/TiO2            B.将反应生成的H2O(g)及时移出

C.增大NH3和O2的初始投料比    D.投料比不变,增加反应物的浓度

E.降低反应温度  

(4)最近华南理工大提出利用电解法制H2O2并用产生的H2O2处理废氨水,装置如图:

①为了不影响H2O2的产量,需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5,则所得废氨水溶液中c(NH4+______c(NO3)(填“>”、“<”或“=”).

②Ir﹣Ru惰性电极有吸附O2作用,该电极上的反应为______

③理论上电路中每转移3mol电子,最多可以处理NH3•H2O的物质的量为______

 

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一氯化碘(沸点97.4℃),是一种红棕色易挥发的液体,不溶于水,溶于乙醇和乙酸。某校研究性学习小组的同学拟制备一氯化碘。回答下列问题:

(1)甲组同学拟利用干燥、纯净的氯气与碘反应制备一氯化碘,其装置如下:(已知碘与氯气的反应为放热反应)

①各装置连接顺序为A→______;A装置中发生反应的离子方程式为_________

②B装置烧瓶需放在冷水中,其目的是:_______,D装置的作用是____________

③将B装置得到的液态产物进一提纯可得到较纯净的ICl,则提纯采取的操作方法是______。(2)乙组同学采用的是最新报道的制一氯化碘的方法。即在三颈烧瓶中加入粗碘和盐酸,控制温度约50℃,在不断搅拌下逐滴加入氯酸钠溶液,生成一氯化碘。则发生反应的化学方程式为__________

(3)设计实验证明:

①ICl的氧化性比I2强:____________

②ICl与乙烯作用发生加成反应:____________

 

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25℃时,下列有关说法正确的是(    )

A. 同浓度、同体积的强酸与强碱溶液混合后,溶液的 pH 一定等于 7

B. 0.1 mol·L1 NH4Cl 溶液与 0.1 mol·L1 氨水等体积混合(pH>7)c(NH3 ·H2O)>c(NH4)>c(Cl)>c(OH)

C. 0.10 mol·L1Na2SO3溶液中通 SO2 气体至溶液 pH7c(Na) = 2c(SO32)c(HSO3)

D. 0.1 mol AgCl 0.1 mol AgBr 混合后加入水中,所得溶液 c(Cl)c(Br)

 

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2015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池,内部用AlCl4和有机阳离子构成电解质溶液,其放电工作原理如下图所示。下列说法不正确的是

A.放电时,铝为负极、石墨为正极

B.放电时,有机阳离子向铝电极方向移动

C放电时的负极反应为Al –3e- + 7AlCl4 = 4Al2Cl7

D充电时的阳极反应为Cn + AlCl4–e- = CnAlCl4

 

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