硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:
回答下列问题:
(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为____________________________,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。
(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是__。
(3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为__________________。
(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为________形,其中共价键的类型有________种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为________。
(5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为anm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为______________________________g·cm-3;晶胞中Fe2+位于所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为________nm。
化合物N具有镇痛、消炎等药理作用,其合成路线如下:
(1)A的系统命名为______________,E中官能团的名称为_______________________。
(2)A→B的反应类型为________,从反应所得液态有机混合物中提纯B的常用方法为____________。
(3)C→D的化学方程式为___________________________________________。
(4)C的同分异构体W(不考虑手性异构)可发生银镜反应;且1 mol W最多与2 mol NaOH发生反应,产物之一可被氧化成二元醛。满足上述条件的W有________种,若W的核磁共振氢谱具有四组峰,则其结构简式为________________。
(5)F与G的关系为________(填序号)。
a.碳链异构 b.官能团异构
c.顺反异构 d.位置异构
(6)M的结构简式为_________________________________________________。
(7)参照上述合成路线,以原料,采用如下方法制备医药中间体。
该路线中试剂与条件1为____________,X的结构简式为____________;试剂与条件2为____________,Y的结构简式为________________。
CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:
(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为______(写离子符号);若所得溶液c(HCO3−)∶c(CO32−)=2∶1,溶液pH=___________。(室温下,H2CO3的K1=4×10−7;K2=5×10−11)
(2)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:
CH4(g)+ CO2(g) 2CO (g)+ 2H2(g)
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键 | C—H | C=O | H—H | CO(CO) |
键能/kJ·mol−1 | 413 | 745 | 436 | 1075 |
则该反应的ΔH=_________。分别在VL恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是_______(填“A” 或“B ”)。
②按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图3所示。此反应优选温度为900℃的原因是________。
(3)O2辅助的Al~CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式:________。
电池的正极反应式:6O2+6e−6O2−
6CO2+6O2−3C2O42−+6O2
反应过程中O2的作用是________。
该电池的总反应式:________。
按下图装置进行实验,并回答下列问题:
(1)判断装置的名称:A池为___________ ;B池为______________;
(2)锌极为________极,电极反应式为___________________________________;铜极为________极,电极反应式为___________________________________;石墨棒C1为______极,电极反应式为__________________________________;石墨棒C2附近发生的实验现象为______________________________________;
(3)当C2极析出224mL气体(标准状态)时,锌的质量变化_________(变大、不变或变小)了________g,CuSO4溶液的质量_________(增加、不变或减少)_________g。
铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_____________________。
(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH_________ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是___________。
(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________,阴极产生的物质A的化学式为____________。
(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是_____________________。
将TiO2转化为TiCl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一。已知:
TiO2(s) + 2Cl2(g)=TiCl4(l) + O2(g) △H=+140.5 kJ/mol
C(s,石墨) + 1/2O2(g)=CO(g) △H=-110.5 kJ/mol
则反应TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s,石墨)=TiCl4(l) + 2CO(g) 的△H是
A. +80.5 kJ/mol B. +30.0 kJ/mol C. -30.0 kJ/mol D. -80.5 kJ/mol