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2019年诺贝尔化学奖授予三位开发锂离子电池的科学家。TiS2、LiCoO2和L...

2019年诺贝尔化学奖授予三位开发锂离子电池的科学家。TiS2LiCoO2LiMnO2等都是他们研究锂离子电池的载体。回答下列问题:

(1)基态Co原子价层电子排布式为_______________________________

(2)已知第三电离能数据:I3(Mn) =3246 kJ·mol-1I3(Fe) =2957 kJ·mol-1 锰的第三电离能大于铁的第三电离能,其主要原因是_______________________________

(3)据报道,在MnO2的催化下,甲醛可被氧化成CO2,在处理含HCHO的废水或空气方面有广泛应用。HCHO中键角_________CO2中键角(大于”“小于等于")

(4)Co3+Co2+能与NH3H2OSCN-等配体组成配合物。

1 mol [ Co(NH3)6]3+______mol σ键。

②配位原子提供孤电子对与电负性有关,电负性越大,对孤电子对吸引力越大。SCN-的结构式为[S=C=N]- ,SCN-与金属离子形成的配离子中配位原子是______( 填元素符号)

③配离子在水中颜色与分裂能有关,某些水合离子的分裂能如表所示:

由此推知,a ______b(“>”“<”“="),主要原因是_______________________

(5)工业上,采用电解熔融氯化锂制备锂,钠还原TiCl4(g)制备钛。已知:LiCl TiCl4的熔点分别为605 °C-24 °C,它们的熔点相差很大,其主要原因是_______________

(6)钛的化合物有2种不同结构的晶体,其晶胞如图所示。

二氧化钛晶胞(如图1)中钛原子配位数为__________ 氮化钛的晶胞如图2所示,3是氮化钛的晶胞截面图。已知:NA是阿伏加德常数的值,氮化钛晶体密度为dg·cm -3。氮化钛晶胞中N原子半径为__________pm

 

3d74s2 Mn2+价层电子排布式为3d5,达到稳定结构,不易失电子形成Mn3+,Fe2+价层电子排布式为3d6,要失去1个电子才达到稳定结构 ,较易形成Fe3+,故锰的第三电离能大于铁 小于 24 S < [Co(H2O)6]3+所带正电荷较多 LiCl是离子晶体,TiCl4是分子晶体,离子键比分子间作用力强 6 【解析】 同一原子的电离能,通常第一电离能<第二电离能<第三电离能,但若电离能突然增大,则此离子应达到稳定结构;不同原子的电离能不同,但若相同类别电离能的差距突然增大,则离子可能处于稳定结构。 形成共价键的两原子间只能形成一个σ键,所以,计算微粒中所含σ键的数目时,只需确定有多少个原子间形成共价键。 确定配位原子时,需要比较配体中含有孤对电子的元素的吸电子能力,吸电子能力强的非金属原子,难以提供孤电子对与中心离子形成配位键。 计算晶胞中原子半径时,需先算出晶胞中所含原子的数目,以便确定质量;然后利用数学公式,建立质量、密度、体积的等量关系式,由此算出原子半径。 (1)基态Co原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2,价层电子排布式为3d74s2。答案为:3d74s2; (2)根据离子价层电子排布和洪特规则的特例分析电离能,离子越稳定,越容易生成,生成此离子的电离能越小,此离子再失电子的电离能越大。锰的第三电离能大于铁的第三电离能,其主要原因是Mn2+价层电子排布式为3d5,达到稳定结构,不易失电子形成Mn3+,Fe2+价层电子排布式为3d6,要失去1个电子才达到稳定结构 ,较易形成Fe3+,故锰的第三电离能大于铁。答案为:Mn价层电子排布式为3d5,达到稳定结构,不易失电子形成Mn3+,Fe2+价层电子排布式为3d6,要失去1个电子才达到稳定结构 ,较易形成Fe3+,故锰的第三电离能大于铁; (3) HCHO分子呈平面结构,键角接近120°,而CO2的键角是180°,碳原子的杂化类型不同,键角不同。HCHO中键角小于CO2中键角。答案为:小于; (4)①1个NH3含有3个共价键,N原子还能形成1个配位键,配位键也属于σ键,所以1 mol [ Co(NH3)6]3+含24mol σ键。答案为:24; ②SCN-中,C没有孤电子对,N吸引电子对的能力比S强,所以S提供孤电子对形成配位键。从而得出SCN-与金属离子形成的配离子中配位原子是S。答案为:S; ③依题意,配体相同,配位数相等的配离子,分裂能与中心离子的电荷数有关,正电荷数越多,吸引电子能力越强,分裂能越大。a
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考点分析:
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CH3OCH3是绿色能源,也是化工原料。

(1)已知几种共价键的键能数据如下:

COH2合成CH3OHCO(g) +2H2(g)CH3OH(g)  H= -99 kJ . mol-1。根据上述信息,表格中E1-E2=_______kJ·mol-1

(2)在恒容密闭容器中充入2 mol CH3OH(g),发生反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)  ∆H,测得CH3OH平衡转化率与温度的关系如图所示。

H______0(“>”“<"“=”),判断依据是__________

T2K下,平衡常数K=.___________

(3)T 1K,COCH4混合气体发生反应:CO(g) + CH4(g) CH3CHO(g)  ∆H <0,反应速率v=v-v=kc(CO)· c(CH4) –kc( CH3CHO),kk分别为正、逆反应速率常数。达到平衡后若加入高效催化剂_______(增大”“减小不变”,下同);若升温,___________

(4)T2K2L真空容器中充入1 mol CH3OCH3(g),发生反应:CH3OCH3(g) CH4(g) +H2(g) +CO(g)。在不同时间测定容器内的总压数据如下表所示

在该温度下,CH3OCH3的平衡转化率为___________________

(5)科研人员电解酸化的CO2制备CH3OCH3,装置如图所示。

阴极的电极反应式为________

 

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FeC2O4·2H2O是一种淡黄色粉末,加热分解生成FeOCOCO2 H2O。某小组拟探究其分解部分产物并测定其纯度。

回答下列问题:

(1)按气流方向从左至右,装置连接顺序为A___________C( 填字母,装置可重复使用)

(2)点燃酒精灯之前,向装置内通入一段时间N2,其目的是__________________

(3)B中黑色粉末变红色,最后连接的C中产生白色沉淀,表明A中分解产物有_________

(4)判断A中固体已完全反应的现象是_____________。设计简单实验检验A中残留固体是否含铁粉:________

(5)根据上述装置设计实验存在的明显缺陷是________________________________

(6)测定FeC2O4·2H2O样品纯度(FeC2O4·2H2O相对分子质量为M):准确称取w g FeC2O4·2H2O样品溶于稍过量的稀硫酸中并配成250mL溶液,准确量取25.00mL所配制溶液于锥形瓶,用c mol ·L—1标准KMnO4溶液滴定至终点,消耗V mL滴定液。滴定反应为FeC2O4+ KMnO4+ H2SO4→K2SO4+MnSO4 +Fe2(SO4)3+CO2↑+ H2O(未配平)。则该样品纯度为_______% (用代数式表示)。若滴定前仰视读数,滴定终点俯视读数,测得结果_____ (偏高”“偏低无影响”)

 

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纳米氧化亚铜具有特殊功能。以废铜渣(主要成分为CuCuO,含少量NiAl2O3Fe3O4)为原料制备纳米氧化亚铜的流程如下:

回答下列问题:

(1)“研磨"的主要目的是______;滤渣2的主要成分是________ ( 填化学式)

(2)“酸溶中通入热空气的主要目的是________(2个离子方程式表示)

(3)已知:Ni(s) +4CO(g)Ni(CO)4(g)   ∆H<0。利用平衡移动原理提纯镍粉,密封管如图所示。在密封管_______(高温区低温区”)收集纯镍粉。

(4)滤液1的溶质有NaOH__________(填化学式)

(5)设计实验检验滤液2是否含Fe3+___________(写出简要操作、现象和结论)

(6)制备Cu2O有多种方案(注明:肼的某些性质类似氨气)

方案1:炭还原法,即木炭与氧化铜混合共热;

方案2:葡萄糖还原法,即葡萄糖与Cu( OH)2浊液共热;

方案3:肼还原法,即在加热条件下用N2H4还原CuO

方案4:电解法,以铜为阳极,石墨为阴极,电解NaOH溶液。

从操作方便、产品纯度、节能安全和环保等角度分析,最佳方案是方案________(填数字)

 

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短周期主族元素RXYZ的原子序数依次增大,RX组成简单分子的球棍模型如图所示。Y原子核外KM层上电子数相等,Z原子最外层电子数是电子层数的2倍。下列推断正确的是

A.原子半径:Y>Z>R>X

B.Y3X2是含两种化学键的离子化合物

C.X的氧化物对应的水化物是强酸

D.XZ的气态氢化物能够发生化合反应

 

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JohnBGoodenough是锂离子电池正极材料钴酸锂的发明人。某种钻酸锂电池的电解质为LiPF6放电过程反应式为xLi + Li-xCoO2= LiCoO2 工作原理如图所示,下列说法正确的是

A.放电时电子由R极流出,经电解质流向Q

B.放电时正极反应式为xLi+ +Li1-xCoO2 +xe-=LiCoO2

C.充电时,电源b极为负极

D.充电时,R极净增14g时转移1mol电子

 

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试题属性
  • 题型:综合题
  • 难度:困难

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