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离子液体是一类具有很高应用价值的绿色溶剂和催化剂,其中的EMIM+由H、C、N三...

离子液体是一类具有很高应用价值的绿色溶剂和催化剂,其中的EMIM+HCN三种元素组成,结构如图甲所示。回答下列问题:

1)碳原子价层电子的轨道表达式为_____,基态碳原子中,核外电子占据的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,NH3NO3-NO2-中,中心原子价层电子对数不同于其他两种粒子的是_____NH3PH3的沸点高,原因是_____。氮元素的第一电离能比同周期相邻元素都大的原因是_____

3EMIM+中,碳原子的杂化轨道类型为_____

4)立方氮化硼硬度仅次于金刚石,但热稳定性远高于金刚石,其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于______晶体,其中硼原子的配位数为_____。已知:立方氮化硼密度为dg/cm3B原子半径为xpmN原子半径为ypm,阿伏伽德罗常数的值为NA,则该晶胞中原子的空间利用率为_____(列出化简后的计算式)。

 

哑铃 NH3 NH3分子间能形成氢键,而PH3不能 同周期第ⅤA族的价电子排布式为ns2np3, np轨道上的电子为半充满,比较稳定 sp2、sp3 原子 4 【解析】 (1)碳的原子原子序数是6,最外层电子数是4,价电子排布式为2s2sp2,据此写出价电子的轨道式,基态碳原子核外电子占据的最高能级为2p; (2)NH3、NO3-、NO2-中,中心原子价层电子对数分别为4、3、3;NH3分子间能形成氢键,而PH3不能,NH3比PH3的沸点高;同周期第ⅤA族的价电子排布式为ns2np3, np轨道上的电子为半充满,体系比较稳定; (3)结合图形,确定EMIM+中碳原子的杂化轨道类型; (4)立方氮化硼硬度仅次于金刚石,晶体类型与金刚石相似,晶胞中每个N原子连接4个B原子,每个B原子连接4个C原子,先计算出1个晶胞中的C原子、B原子所占的体积,再求出晶胞的体积,依次计算出晶胞中原子的利用率。 (1)碳的原子原子序数是6,价电子数是4,价电子排布式为2s22p2,故碳原子价层电子的轨道表达式为;基态碳原子占据的最高能级为2p,p能级的电子云轮廓图为哑铃形; (2)NH3中N原子价层电子对数为:3+(5-3)/2=4,NO3-中N原子价层电子对数为:3+(5+1-2×3)/2=3,NO2-中N原子价层电子对数为:2+(5+1-2×2)=3,所以中心原子价层电子对数不同于其他两种粒子的是NH3;NH3分子间能形成氢键,而PH3不能,故NH3比PH3的沸点高;同周期第ⅤA族的价电子排布式为ns2np3, np轨道上的电子为半充满,体系比较稳定; (3)根据EMIM+结构图甲,EMIM+离子中C原子的价层电子对数为3和4,故EMIM+中,碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3; (4)立方氮化硼硬度仅次于金刚石,晶体类型与金刚石相似,故立方氮化硼晶体类型是原子晶体;晶胞中每个N原子连接4个B原子,晶胞中每个B原子连接4个N原子,即硼原子的配位数为4;晶胞中N原子数是4,B原子数是4,令4个N原子和4个B原子的体积为V1,晶胞的体积为V2,V1= = ,d×V2×NA=4×(11+14),V2= ,故该晶胞中原子的空间利用率为:==。  
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乙酸制氢具有重要意义:

热裂解反应:CH3COOH(g)=2CO(g)+2H2(g)        ∆H=+213.7kJ·mol-1

脱羧基反应:CH3COOH(g)=CH4(g)+CO2(g)          ∆H=−33.5kJ·mol-1

12CO(g)+2H2(g)=CH4(g)+CO2(g)      ∆H=____kJ·mol-1

2)在密闭容器中,利用乙酸制氢,选择的压强为_____(填高压常压)。其中温度与气体产率的关系如图:

①约650℃之前,脱羧基反应活化能低,反应速率快,很快达到平衡,故氢气产率低于甲烷;650℃之后氢气产率高于甲烷,理由是____

②保持其他条件不变,在乙酸气中掺杂一定量的水,氢气产率显著提高而CO的产率下降,请用化学方程式表示____

3)保持温度为T℃,压强为pkPa不变的条件下,在密闭容器中投入一定量的醋酸发生上述两个反应,达到平衡时热裂解反应消耗乙酸20%,脱羧基反应消耗乙酸60%,则平衡时乙酸体积分数为____(结果保留1位小数);脱羧基反应的平衡常数Kp____kPa(结果保留1位小数)。

4)光催化反应技术使用CH4____(填化学式)直接合成乙酸,且符合绿色化学的要求(原子利用率100%)。

5)若室温下将amol/LCH3COOH溶液和bmo/LBa(OH)2溶液等体积混合,恢复室温后有2cBa2+=c(CH3COO-),则乙酸的电离平衡常数Ka=____(用含ab的代数式表示)。

 

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工业上用含锰废料(主要成分MnO2,含有少量Fe2O3Al2O3CuOCaO)与烟气脱硫进行联合处理并制备MnSO4的流程如图:

已知:25℃时,部分氢氧化物的溶度积常数(Ksp)如下表所示。

氢氧化物

Al(OH)3

Fe(OH)3

Cu(OH)2

Mn(OH)2

Ksp

1.0×10-32

1.0×10-38

2.0×10-20

2.0×10-14

 

请回答:

1)沉淀1的化学式为_____

2)室温下,加双氧水氧化后所得的溶液中c(Mn2+)=2mol/L,某种离子的浓度小于1×10-5mol/L时,可认为已完全沉淀,则生成沉淀2需调节pH的范围是_____净化时,加入(NH4)2S的作用为____

3酸化、还原中,发生的所有氧化还原反应的离子方程式为_____

4)已知:滤液3中除MnSO4外,还含有少量(NH4)2SO4(NH4)2SO4MnSO4的溶解度曲线如图所示。据此判断,操作“I”应为蒸发浓缩、_____、洗涤、干燥。

5)工业上可用电解酸性MnSO4溶液的方法制备MnO2,其阳极反应式为_____

625.35gMnSO4·H2O样品隔绝空气条件下受热分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。则1150℃时,反应的化学方程式为_____

 

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草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O,相对分子质量为180)呈淡黄色,可用作照相显影剂。某实验小组对其进行了一系列探究。

I.纯净草酸亚铁晶体热分解产物的探究。

1)气体产物成分的探究。小组成员采用如下装置(可重复选用)进行实验:

①装置D的名称为______

②按照气流从左到右的方向,上述装置的连接顺序为_____尾气处理装置(填仪器接口的字母编号)。

③实验前先通入一段时间N2,其目的为_______

④实验证明了气体产物中含有CO,依据的实验现象为______

2)固体产物成分的探究。充分反应后,A处反应管中残留黑色固体。查阅资料可知,黑色固体可能为FeFeO。小组成员设计实验证明了其成分只有FeO,其操作及现象为___

3)依据(1)和(2)结论,可知A处反应管中发生反应的化学方程式为____

Ⅱ.草酸亚铁晶体样品纯度的测定

工业制得的草酸亚铁晶体中常含有FeSO4杂质,测定其纯度的步骤如下:

步骤1:称取mg草酸亚铁晶体样品并溶于稀H2SO4中,配成250mL溶液。

步骤2:取上述溶液25.00mL,用c mol·L−1 KMnO4标准液滴定至终点,消耗标准液V1 mL

步骤3:向反应后溶液中加入适量锌粉,充分反应后,加入适量稀H2SO4,再用c mol·L−1 KMnO4标准溶液滴定至终点,消耗标准液V2mL

4)步骤3中加入锌粉的目的为______

5)草酸亚铁晶体样品的纯度为_____;若步骤1配制溶液时部分Fe2+被氧化,则测定结果将______(填偏高偏低不变)。

 

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已知298K时,Ksp(NiS)=1.0×10-21Ksp(NiCO3)=1.0×10-7p(Ni)=lgc(Ni2+)p(B)=lgc(S2-)或-lgc(CO32-)。在含物质的量浓度相同的Na2SNa2CO3的混合溶液中滴加Ni(NO3)2溶液产生两种沉淀,溶液中阳离子、阴离子浓度关系如图所示(已知两种沉淀的溶解度随温度升高而增大)。下列说法错误的是(    

A.常温下NiCO3的溶解度大于NiS的溶解度

B.d点对应的溶液中加入Na2S固体,d点向b点移动

C.对于曲线I,在b点加热,b点向c点移动

D.P3.5且对应的阴离子是CO32-

 

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科学家研发了一种新型锂空气电池,结构如图所示。已知:①电解质由离子液体(离子能够自由移动,非溶液)和二甲基亚砜混合制成,可促进过氧化锂生成;②碳酸锂薄层的作用是让锂离子进入电解质,并阻止其他化合物进入;③二硫化钼起催化作用。下列叙述不正确的是(   

A. 放电时,a极发生氧化反应

B. 放电时的总反应是2Li+O2=Li2O2

C. 充电时,Li+在电解质中由b极移向a

D. 充电时,b极的电极反应式为:Li2O2+2e-=2Li+ O22-

 

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