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铁单质及化合物与我们的生产、生活紧密相关。 (1)Fe3+的基态核外价电子排布式...

铁单质及化合物与我们的生产、生活紧密相关。

(1)Fe3的基态核外价电子排布式为______,应用原子结构比较Fe与同周期的Mn第三电离能(I3)的大小:I3(Mn)_______I3(Fe)(><、=)。理由是_______

(2)FeFe2Fe3可以与COSCNCNH2NCONH2(尿素)等多种配体形成很多的配合物。

①配合物Fe(CO)5的熔点-20℃,沸点103℃,可用于制备纯铁。Fe(CO)5的结构如图所示:

下列关于Fe(CO)5说法不正确的是________

A.Fe(CO)5是分子晶体

B.Fe(CO)5Fe原子的配体与C22互为等电子体

C.Fe(CO)5σ键与π键之比为11

D.Fe(CO)5Fe5CO反应中没有新化学键生成

CN的电子式为__________

H2NCONH2(尿素)NC原子的杂化方式分别为____________________

组成尿素的4种元素的第一电离能由大到小的顺序为__________1 mol H2NCONH2(尿素)分子中含有σ键的数目为__________

(3)NaClMgO都属于离子化合物,NaCl的熔点为801.3CMgO的熔点高达2800℃。造成两种晶体熔点差距的主要原因是________

(4)FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置的Fe或者b位置的Fe,形成Cu替代型产物Fe(xn)CunNyFexNy转化为两种Cu的替代型产物的能量变化如图2所示,其中相对不稳定的Cu替代型产物的化学式为__________

 

3d5 > Mn原子核外失去2个电子后,其价电子排布式为3d5,处于半充满的稳定状态,较难失去电子 D sp3 sp2 N>O>C>H 7NA 氧化镁晶体中所含离子的半径小,电荷数更大,晶格能更大,则熔点更高 FeCu3N 【解析】 (1)根据构造原理写价电子排布式,根据原子核外电子排布以及洪特规则比较电离能大小; (2)①A. 分子晶体熔沸点较低; B. 互为等电子体的分子或离子价电子数相等,原子个数相等; C. Fe与CO形成5个配位键,每个CO分子中含有1个σ键和2个π键; D. 反应得到Fe单质,形成金属键; ②CN-与N2互为等电子体; ③将H2NCONH2(尿素)的结构简式写成,根据价层电子对互斥理论以及杂化轨道理论判断原子的杂化类型,同一周期元素,第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第IIA族、第VA族第一电离能大于其相邻元素; (3)根据离子晶体熔沸点的比较方法说明理由; (4)能量越高,物质越不稳定,由此判断Cu代替b位置的Fe型能量高,相对不稳定,再根据均摊法计算其化学式。 (1)Fe为26号元素,根据构造原理,写出Fe价电子排布式为:3d64s2,先失去4s能级2个电子、再失去3d能级1个电子形成Fe3+,则Fe3+的基态核外价电子排布式为3d5;由于Fe原子核外失去2个电子后,其价电子排布式为3d6,Mn原子核外失去2个电子后,其价电子排布式为3d5,处于半充满的稳定状态,较难失去电子,故I3(Mn)>I3(Fe),故答案为:3d5;>;Mn原子核外失去2个电子后,其价电子排布式为3d5,处于半充满的稳定状态,较难失去电子; (2)①A. Fe(CO)5的熔沸点很低,属于分子晶体,A项正确; B. Fe(CO)5的配体为CO,与C22-互为等电子体,B项正确; C. Fe与CO形成5个配位键,每个CO分子中含有1个σ键和2个π键,则Fe(CO)5中σ键的数目为10个,π键的数目为10个,则Fe(CO)5中σ键与π键之比为1:1,C项正确; D. 反应得到Fe单质,形成金属键,D项错误;故答案为:D; ②CN-与N2互为等电子体,电子式为,故答案为:; ③将H2NCONH2(尿素)的结构简式写成,由此可知尿素中N、C原子的价层电子对数分别为4、3,则N、C原子的杂化方式分别为sp3、sp2;同一周期元素,第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第IIA族、第VA族第一电离能大于其相邻元素,这几种元素第一电离能大小顺序是N>O>C>H,1mol H2NCONH2(尿素)分子中含有σ键的数目为7NA,故答案为:sp3;sp2;N>O>C>H;7NA; (3)NaCl和MgO都属于离子化合物,氧化镁晶体中所含离子的半径小,电荷数更大,晶格能更大,则熔点更高,故答案为:氧化镁晶体中所含离子的半径小,电荷数更大,晶格能更大,则熔点更高; (4)能量越高,物质越不稳定,根据转化过程能量变化可知,Cu代替b位置的Fe型能量高,相对不稳定,根据均摊法可知,该晶胞中Cu原子个数=、Fe原子个数=、N原子个数为1,所以其化学式为FeCu3N,故答案为:FeCu3N。  
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二氧化碳的捕集、创新利用是世界能源领域的一个重要战略方向。

(1)用稀氨水喷雾捕集CO2。常温下,用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液。已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb2×105H2CO3的电离平衡常数K14×107K24×1011。在NH4HCO3溶液中,c(NH4)___________(“>”“<””)c(HCO3)NH4HCO3溶液中物料守恒表达式为________

(2)CO2经催化加氢可合成低碳烯烃,合成乙烯的反应为2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)  H。向1 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2(g)n mol H2(g),在一定条件下发生该反应。CO2的转化率与温度、投料比[]的关系如图所示:

①该反应的H_______0(“>”“<“”)

②图中x1________(“<”“>””)x2

③若图中B点的投料比为2,则500℃时的平衡常数KB________

(3)工业上用CO2生产甲醇燃料,进一步可合成二甲醚。已知:298K101kPa条件下,

反应ICO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(l)  H—a kJ·mol1

反应II2H2(g)O2(g)2H2O(1)    H=-b kJ·mol1

反应IIICH3OH(g)CH3OH(l)   H=-c kJ·mol1

CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为_________

②合成二甲醚的总反应为2CO2(g)6H2(g)CH3OCH3(g)3H2O(g)  H=-130.8 kJ·mol1。在某压强下,合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时,CO2的平衡转化率如图所示。T1温度下,将6 mol CO212 mol H2充入2 L的密闭容器中,5min后反应达到平衡状态,则05min内的平均反应速率v(CH3OCH3)______________

 

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Zn是一种应用广泛的金属。用闪锌矿(主要成分为ZnS,还含有SiO2和少量FeSCdSPbS、砷化合物杂质等)为原料制备金属ZnZnSO4·7H2O的流程如图所示:

①相关金属离子[c(Mn)0.1 mol·L1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:

金属离子

Fe3+

Fe2+

Zn2+

Cd2+

开始沉淀的pH

1.5

6.3

6.2

7.4

沉淀完全的pH

2.8

8.3

8.2

9.4

 

 

FeAsO4难溶于水;ZnSO4·7H2O易溶于水,难溶于酒精。

回答下列问题:

(1)滤渣1的主要成分除SiO2外还有______,焙烧后产生的气体对环境造成的常见危害为______

(2)氧化除杂工序中加入ZnO的作用是___________

(3)制得的ZnSO4·7H2O需洗涤,洗涤晶体时应选用的试剂为____________

(4)溶液中的Cd2可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为___________。不能省去还原除杂步骤,直接在氧化除杂步骤中除去Cd2,理由是________

(5)回收所得的Cd可用于制造镍镉碱性二次电池,电池工作时,正极NiO(OH)转化为Ni(OH)2,则充电时电池的阳极反应式为_____________;沉积锌后的电解液可返回______工序继续使用。

(6)酸浸液中砷元素以AsO33存在,在氧化除杂时加入酸性KMnO4溶液,KMnO4可与AsO33发生反应生成FeAsO4,写出该反应的离子方程式为___________

 

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硫酸亚铁溶液和过量碳酸氢铵溶液混合,过滤、洗涤、干燥得到碳酸亚铁,在空气中灼烧碳酸亚铁得到铁的氧化物M。利用滴定法测定M的化学式,其步骤如下:

①称取3.92g样品M溶于足量盐酸,并配成100mL溶液A

②取20.00mL溶液A于锥形瓶中,滴加KSCN溶液,溶液变红色;再滴加双氧水至红色刚好褪去,同时产生气泡。

③待气泡消失后,用1.0000 mol·L1 KI标准溶液滴定锥形瓶中的Fe3,达到滴定终点时消耗KI标准溶液10.00 mL

(1)实验中必需的定量仪器有量筒、电子天平、________________________

(2)在滴定之前必须进行的操作包括用标准KI溶液润洗滴定管、_____________________

(3)步骤②中气泡有多种可能,完成下列猜想:

①提出假设:

假设1:气泡可能是SCN的反应产物N2CO2SO2N2CO2

假设2:气泡可能是H2O2的反应产物____________,理由___________

②设计实验验证假设1

试管Y中的试剂是_______

(4)根据上述实验,写出硫酸亚铁溶液和过量碳酸氢铵溶液混合制备碳酸亚铁的离子方程式_____

(5)根据数据计算,M的化学式为_______

(6)根据上述实验结果,写出碳酸亚铁在空气中灼烧的化学方程式________

 

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已知298K时,Ksp(NiS)=1.0×10-21Ksp(FeS)=6.0× 10-18,其沉淀溶解平衡曲线如图所示(图中R表示NiFe),下列说法正确的是(已知:≈2.4≈3.2)    

A.M点对应的溶液中,c(S2-)≈3.2×10-11 mol·L-1

B.P点相对应的NiS的分散系是均一稳定的

C.Q点对应的溶液中加水,可转化成N点对应的溶液

D.FeS+Ni2+NiS+Fe2+的平衡常数K=6000

 

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近年来,我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀。下列说法正确的是

A.阴极的电极反应式为4OH4eO22H2O B.阳极的电极反应式为Zn2eZn2

C.通电时,该装置为牺牲阳极的阴极保护法 D.断电时,锌环失去保护作用

 

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