A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期元素,A是宇宙中最丰富的元素且与E同主族;B位于元素周期表ⅣA族;C在元素周期表中与B、D相邻;D基态原子的s轨道与p轨道的电子总数相等且p轨道有2个未成对的电子;E是短周期中原子半径最大的元素;F原子核外电子数为29。回答下列问题:
(1)F基态原子的核外电子排布式为_____________。
(2)A、B、C、D、E五种元素中,电负性最小的元素为__________(填元素符号,下同),第一电离能最大的元素为___________;A3D+的立体构型为______________。
(3)A、B可形成多种化合物,其中相对分子质量为28的分子,其中心原子的杂化方式为____________,该分子中σ键和π键的数目之比为______________。
(4)化合物BD2和E2D2的晶体类型分别为___________、___________。
(5)F单质为面心立方晶体,若F的相对原子质量为M,阿伏加德罗常数为NA,晶胞边长为a cm,则晶体F的密度ρ= ___________g.cm-3。
甲醇是一种重要的试剂,有着广泛的用途,工业上可利用CO2制备甲醇。
(1) 间接法:用CH4与CO2反应制H2和CO,再利用H2和CO化合制甲醇。
已知:
① 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H1=-1450.0KJ/mol
② 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-566.0KJ/mol
③ 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3=-571.6KJ/mol
则H2和CO制液态甲醇的热化学方程式为_________。
(2)直接法: H2和CO2在特定条件下制甲醇的反应为:3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。在某固定体积的密闭容器中充入一定量的H2和CO2,在催化剂、一定温度作用下(前30分钟内温度为T0 ℃),测得反应物浓度与时间的关系如下图所示。
回答下列问题:
①该反应的化学平衡常数表达式K=_________;在T0℃反应达到平衡时,甲醇的体积分数为_________。(保留三位有效数字)
②保持温度和体积不变,下列情况可说明反应一定达到平衡状态的是_______。(填字母代号)
a.混合气体密度不变
b.反应体系压强不变
c.H2和 CO2的浓度之比为3:1
d.每断裂3mol的H-H键同时断裂3molC-H键
③其他条件不变,温度调至T1℃ (T1>T0),当反应达到平衡时测得平衡常数为K1(K10),则该反应为_____________(填“吸热反应”、“放热反应”)。
④在30分钟时,通过改变CO2的浓度(由0.5mol/L增至1.0mol/L),根据图示变化,通过计算说明只改变该条件能否建立45分钟时的平衡状态(K2)___________。(相关结果保留三位有效数字)
(3)甲醇可作燃料电池的原料,若电解质溶液为盐酸,当外电路转移12mol电子时(不考虑电子损失),将负极所产生的气体全部通入到2L 1.5mol/L的NaOH溶液中,充分反应,则溶液中所有离子的物质的量浓度由大到小的顺序为______________。
钛合金是航天航空工业的重要材料。有钛铁矿(主要成分是TiO2和Fe的氧化物)制备TiO2等产品的一种工艺流程示意图如下所示:
已知:①TiO2+易水解,只能存在于强酸性溶液中
②TiCl4的熔点-25.0℃,沸点136.4℃;SiCl4的熔点-68.8℃,沸点57.6℃
回答下列问题:
(1)写出钛铁矿酸浸时,主要成分TiO2反应的离子方程式_______,加入铁屑的作用是______。
(2)操作Ⅱ包含的具体操作方法有______________________。
(3)向“富含TiO2+溶液”中加入Na2CO3粉末得到固体TiO2·nH2O,请用恰当的原理和化学用语解释其原因___________,废液中溶质的主要成分是____________(填化学式).
(4)用金红石(主要含TiO2)为原料,采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下图所示:
写出沸腾氯化炉中发生反应的化学方程式_______________,制得的TiCl4液体中常含有少量SiCl4杂质,可采用_______________方法除去.欲使16gTiO2完全转化为Ti,至少需要Na物质的量为___________。
(5)TiO2直接电解法生产金属钛是一种较先进的方法,电解液为某种可以传导O2-离子的熔融盐,原理如图所示,则其阴极电极反应为:______________________,电解过程中阳极电极上会有气体生成,该气体可能含有_______________.
高纯MnCO3是制备高性能磁性材料的主要原料。实验室以MnO2为原料制备少量高纯MnCO3的操作步骤如下所示:
Ⅰ.制备MnSO4溶液:
在三颈烧瓶中加入4.35gMnSO4和足量的水,搅拌,通入SO2和N2混合气体,反应3h.停止通入SO2,继续反应片刻,过滤、洗涤,得MnO2溶液。(N2不参与反应)
(1)制取MnSO4的化学方程式为_______________.
(2)反应过程中,为使SO2尽可能转化完全,在不改变固液投料的条件下,可采取的合理措施有________________.
(3)水浴加热的优点是____________。
Ⅱ.制备高纯MnCO3固体:
已知MnCO3难溶于水、乙醇,潮湿时易被空气氧化,100℃开始分解;pH=7.7时Mn(OH)2开始沉淀。
实验步骤: ①将所得MnSO4溶液与20.0mL 2.0mol/L的Na2CO3溶液混合,充分反应;②过滤,用少量水洗涤2~3次 ;③用少量C2H5OH洗涤;④低温 (低于100℃) 干燥,得固体3.45g。 (1) MnSO4溶液与Na2CO3溶液混合的正确操作为__________。(填字母代号)
a. 将Na2CO3溶液缓慢滴加到MnSO4溶液中,边加边搅拌
b. 将MnSO4溶液缓慢滴加到Na2CO3溶液中,边加边搅拌
c. 将Na2CO3溶液迅速倒入到MnSO4溶液中,并充分搅拌
d. 将MnSO4溶液迅速倒入到Na2CO3溶液中,并充分搅拌
(2)检验MnCO3固体是否洗涤干净的方法为______________。
(3) 用少量C2H5OH洗涤的目的是_______________。
(4) MnCO3的产率为_____________。
金属锂燃料电池是一种新型电池,比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电,用作燃料电池时,可更换正极的水性电解液和卡盒以及负极的金属锂就可以连续使用,分离出的氢氧化锂可采用电解其熔融物法回收锂而循环使用。其工作示意图见图,下列说法不正确的是
A. 放电时,负极的电极反应式为Li-e-=Li+
B. 熔融的氢氧化锂用惰性电极电解再生时,金属锂在阴极得到
C. 有机电解液可以是乙醇等无水有机物
D. 放电时,正极的电极反应式为:2H2O+O2+4e-=4OH-
下列实验操作及现象能够达到对应实验目的的是
选项 | 实验操作及现象 | 实验目的 |
A | 将SO2通入到Ba(NO3)2溶液中,产生白色沉淀 | 证明SO2与可溶性钡盐溶液反应产生沉淀 |
B | 常温下,向饱和Na2CO3溶液中加少量BaSO4粉末,过滤,向洗净的沉淀中加稀盐酸,有少量气泡产生 | 证明常温下,Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4) |
C | 常温下,测定物质的量浓度相同的盐酸和醋酸溶液的pH:盐酸pH小于醋酸pH | 证明相同条件下,在水中HCl电离程度大于CH3COOH |
D | 将浓硫酸与碳混合加热,直接将生成的气体通入足量的澄清石灰水,石灰水变浑浊 | 检验气体产物中CO2的存在 |
A. A B. B C. C D. D