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[化学——选修3:物质结构与性质]铬元素在地壳中含量占第21位,是一种重要的金属。回答下列问题:

(1)基态铬原子的价电子排布式为_________________,根据价层电子判断铬元素中最高价态为___________价。铬元素的第二电离能________锰元素的第二电离能(填“>”“<”填“=”)

(2)无水氯化亚铬(CrCl2)的制备方法为在500℃时用含HClH2气流还原CrCl3,该过程涉及到的反应原理为____________________________________________(用化学方程式表示)

已知:氯化亚铬的熔点为820824℃,则其晶体类型为___________晶体。二价铬还能与乙酸根形成配合物,在乙酸根中碳原子的杂化形式为___________

(3)已知CrO5中铬元素为最高价态,画出其结构式:______________________

(4)Cr元素与H元素形成化合物的晶胞结构如图所示,则该化合物的化学式为___________。已知:该晶胞的边长为437.6 pmNA表示阿伏加德罗常数的值,则晶体的密度为____g/cm3(列出计算式即可)

 

 

3d54s1 +6 > 2CrCl3+H22CrCl3+2HCl 离子 sp2、sp3 Cr4H4(或CrH) 【解析】 (1)根据基态铬原子得核外电子排布,写出价电子排布式;根据价层电子,确定铬元素的最高价态;价电子处于半满或全满时比较稳定,电离能比较大; (2)CrCl3在含HCl的H2气流中被还原,写出方程式;离子晶体的熔点较高;CH3COO-中,甲基中的碳原子为sp3杂化,另一个碳原子为sp2杂化; (3)CrO3中铬元素为+6价,则存在2个过氧根,确定结构式; (4)均摊法确定化学式。确定一个晶胞的质量和体积,在计算晶胞密度; (1)基态铬原子的价电子排布式为3d54s1;根据价层电子,铬元素的最高价态为+6。基态Cr+的价电子排布式为3d5、基态Mn+的加点字排布式为3d54s1,故铬元素的第二电离能大于锰元素的第二电离能; 答案:3d54s1 +6 > (2)CrCl3在含HCl的H2气流中被还原,反应方程式为2CrCl3+H22CrCl3+2HCl;CrCl3的熔点较高,为离子晶体;CH3COO-中,甲基中的碳原子为sp3杂化,另一个碳原子为sp2杂化; 答案:2CrCl3+H22CrCl3+2HCl 离子 sp2、sp3 (3)CrO3中铬元素为+6价,则存在2个过氧根,结构式为; 答案: (4)每个晶胞中的Cr原子数为8×1/8+6×1/2=4,H原子数为12×1/4+1=4,故其化学式为Cr4H4(也可以简化为CrH,但不可简化为Cr2H2)。一个晶胞的质量为g,一个晶胞的体积为(4.376×10-8)3cm3,则晶体的密度为; 答案:  
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氧化锌工业品广泛应用于橡胶、涂料、陶瓷、化工、医药、玻璃和电子等行业,随着工业的飞速发展,我国对氧化锌的需求量日益增加,成为国民经济建设中不可缺少的重要基础化工原料和新型材料。用工业含锌废渣(主要成分为ZnO,还含有铁、铝、铜的氧化物,Mn2+Pb2+Cd2+)制取氧化锌的工艺流程如图所示:

已知相关金属离子c(Mn+)=0.1mol/L生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示:

 

Fe3+

Fe2+

Al3+

Mn2+

Zn2+

Cu2+

Cd2+

开始沉淀

1.5

6.3

3.4

8.1

6.2

6.0

7.4

沉淀完全

2.8

8.3

4.7

10.1

8.2

8.0

9.4

 

回答下列问题:

(1)为保证锌渣酸浸的充分,先保持酸过量,且c(H+)=0.5mol/L左右。写出一种加快锌渣浸出的方法:_______________

(2)为调节溶液的pH,则试剂X__________________(填化学式),且调节溶液pH的范围是____________

(3)除杂时加入高锰酸钾的作用是_______________,发生反应的离子方程式为_____________

(4)“过滤所得滤渣的主要成分是_____________________(填化学式)

(5)写出碳化合成的化学方程式:_____________________;“碳化合成过程需纯碱稍过量,请设计实验方案证明纯碱过量:_____________________

 

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聚乙烯醇具有亲水性和成膜性,在适宜的浓度下,能起类似人工泪液的作用,作为润滑剂预防或治疗眼部刺激症状。聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯,其催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯,该反应的化学方程式为:CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l),已知v=kx(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)v=kx(CH3COOC6H13)·x(CH3OH),其中vv为正、逆反应速率,kk为速率常数,x为各组分的物质的量分数。

(1)“洗衣凝珠是由一层薄膜包裹洗衣液制成的新型洗涤产品,该薄膜的主要化学成分是可溶于水的聚乙烯醇(简称PVA)塑料,聚乙烯醇的化学式为(C2H4O)n,试回答:聚乙烯醇属于_____(填金属材料有机合成材料硅酸盐材料复合材料之一),从物质结构的角度解释聚乙烯醇具有亲水性的原因___________________________

(2)343K时,乙酸甲酯和己醇按物质的量之比111221进行初始投料。则达到平衡后,初始投料比____时,乙酸甲酯转化率最大;与按12投料相比,按21投料时化学平衡常数Kx___(填增大、减小或不变)。

(3)反应开始时,已醇和乙酸甲酯按物质的量之比11投料,测得348K343K338K三个温度下乙酸甲酯转化率(α)随时间(t)的变化关系如图所示。

该醇解反应的ΔH____0(填><)。348K时,以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx=____(保留2位有效数字)。ABCD四点中,v最大的是___v最大的是____

(4)该醇解反应使用离子交换树脂作催化剂,下列关于该催化剂的说法正确的是____

a.参与了醇解反应,但并不改变反应历程  b.提高乙酸甲酯的平衡转化率

c.提高了醇解反应的活化能              d.使kk增大相同倍数

 

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过氧乙酸(CH3COOOH)是一种高效消毒剂,具有很强的氧化性和腐蚀性,它可由冰醋酸与过氧化氢在一定条件下制得;它可以迅速杀灭多种微生物,包括多种病毒(如:SARS病毒、禽流感病毒)、细菌、真菌及芽孢。下面是市售过氧乙酸商品标签:

有关资料:H2O2是极弱的电解质,在酸性介质中才能稳定存在,是一种强氧化剂。过氧乙酸消毒液是由H2O2H2OCH3COOH及少量H2SO4混合后,反应生成过氧乙酸(CH3COOOH)CH3COOOH容易放出氧原子,它与空气中微生物机体作用,达到灭菌目的,是消毒液的主要成分。

(1)某研究性学习小组为了弄清配制过氧乙酸消毒液的甲、乙溶液的主要成分各是什么?进行以下科学探究,请你完成下列相关内容:

①提出假设:甲溶液的主要成分为_________,乙溶液的主要成分为_________

②实验验证:取甲、乙两种溶液少许,分别加入几滴_________试液,若①中假设正确,则甲溶液的现象为_____________________,乙溶液的现象为__________

(2)有关过氧乙酸的叙述正确的是_________ (填编号)

A.过氧乙酸与羟基乙酸(HOCH2COOH)互为同分异构体

B.过氧乙酸与苯酚混合使用可增强消毒效果

C.过氧乙酸与乙酸属于同系物

D.氧元素的化合价为-2

(3)实验室制备少量过氧乙酸,可由冰醋酸和过氧化氢在浓硫酸催化作用下制得,实验装置和步骤如下:

①在三颈烧瓶中加入一定量冰醋酸与浓H2SO4的混合液体,再缓缓加入适量30%的双氧水。

②不断搅拌并控制B中混合液的温度为2030℃至反应结束。

③接入冷凝管和抽气泵,在锥形瓶中收集得到产品。

请回答下列问题:

①仪器C的名称是_______________

②为更好地控制反应温度,应采用方法是_________________

③生成过氧乙酸的化学方程式为________________________________________

④碘量法取2.00mL过氧乙酸试样稀释成100mL,从中取出5.00mL,滴加酸性KMnO4溶液至恰好粉红色以除去残余H2O2,再加入10mL 10%KI溶液和几滴淀粉溶液,摇匀,反应完全后再用0.1000mol/LNa2S2O3标准液滴定至终点(反应方程式为2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),共消耗14.30mL Na2S2O3标准液。该样品中过氧乙酸的物质的量浓度是_____mol/L。(结果保留小数点后两位)(提示:CH3COOOH+2I+2H+ =I2+CH3COOH +H2O

 

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常温下,向10.00 mL 0.1mol/L某二元酸H2X溶液中逐滴加入0.1mol/L NaOH溶液,其pH变化如图所示(忽略温度变化),已知:常温下,H2X的电离常数Ka1 = 1.1×10-5 Ka2 = 1.3×10-8。下列叙述正确的是( 

A.从点①到点④过程中水的电离程度先增大后减小

B.点②处c(Na+) + 2c(H+) + c(H2X) =2 c(X2-) + c(HX-) + 2c(OH-)

C.a近似等于3

D.点④处c(Na+) = 2 c(X2-) > c(OH-) > c(HX-) > c(H+)

 

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201966日,工信部正式向四大运营商颁发了5G商用牌照,揭示了我国5G元年的起点。通信用磷酸铁锂电池具有体积小、重量轻、高温性能突出、可高倍率充放电、绿色环保等众多优点。磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池,放电时,正极反应式为M1-xFePO4 + e- + Li+ = LiM1-xFexPO4 ,其原理如图所示,下列说法正确的是( 

A.电池总反应为 M1-xFexPO4 + LiC6 = LiM1-xFexPO4 + 6C

B.放电时,负极LiC6 中碳元素失去电子变为单质

C.放电时,电流由石墨电极流向磷酸铁锂电极

D.充电时,Li+移向磷酸铁锂电极

 

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