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甲烷作为天然气、页岩气、可燃冰的主要成分,拥有最稳定的烷烃分子结构,具有高度的四...

甲烷作为天然气、页岩气、可燃冰的主要成分,拥有最稳定的烷烃分子结构,具有高度的四面体对称性,极难在温和的条件下对其活化。因此,甲烷的选择活化和定向转化一直是世界性的难题。我国科学家经过长达6年的努力,研制成功一系列石墨烯限域的3d过渡金属中心(MnFeCoNiCu)催化剂材料,在室温条件下以H2O2为氧化剂直接将甲烷氧化成C1(只含一个C原子)含氧化合物,被业内认为是甲烷化学领域的重要突破。请回答下列问题:

(1)Cu原子基态原子的外围电子排布式为____________

(2)石墨烯限域单原子铁能活化CH4分子中的CH键,导致CH之间的作用力_____(减弱不变”)。铁晶体中粒子之间作用力类型是__________________

(3)常温下,H2O2氧化CH4生成CH3OHHCHO HCOOH等。

①它们的沸点分别为64.7、-195℃、100.8℃,其主要原因是_________________

CH4 HCHO比较,键角较大的是_________,主要原因是_____________

(4)配离子的颜色与dd电子跃迁的分裂能大小有关,1个电子从较低的d轨道跃迁到较高能量的轨道所需的能量为的分裂能,用符号△表示。分裂能△[Co(H2O)62+]_____________[Co(H2O)63+](“>”“<”“=”),理由是_________________

(5)钴晶胞和白铜(铜镍合金)晶胞分别如图1、图2所示。

①钴晶胞堆积方式的名称为____________

②已知白铜晶胞的密度为dg·cm3 NA代表阿伏加德罗常数的值。图2晶胞中两个面心上铜原子最短核间距为_____________pm(列出计算式)

 

3d10s1; 减弱; 金属键; CH3OH、HCOOH中存在氢键,CH3OH中氢键较弱,而HCHO只存在范德华力; HCHO CH4构型为正四面体,键角为109。28〃,HCHO为平面三角形,键角为120。; <; 前者带2个正电荷,后者带3个正电荷,后者对电子的吸引能力较大; 六方最密堆积; 【解析】 (1)Cu原子基态原子的外围电子排布式为3d10s1; (2)石墨烯限域单原子铁能活化CH4分子中的C-H键,导致C与H之间的作用力减弱。铁晶体中粒子之间作用力类型为金属键。 (3) ①常温下 CH3OH、HCHO、 HCOOH的沸点不同,是因为CH3OH与HCOOH有氢键,且CH3OH中氢键比HCOOH中氢键弱,而HCHO中只有范德华力。 ②CH4 和HCHO比较,键角较大的是CH4,主要原因是CH4构型为正四面体,键角为109。28〃,HCHO为平面三角形,键角为120。; (4)由于Co(H2O)62+带2个正电荷,Co(H2O)63+带3个正电荷,后者对电子的吸引能力较大;所以分裂能前者小于后者; (5) ①钴晶胞堆积方式的名称为六方最密堆积; ②由图可知,白铜晶胞中含有Ni原子1个,Cu原子3个,根据密度公式 ,可得出 ,所以两个面心上铜原子最短核间距为pm。
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研究碳、氮、硫等元素化合物的性质或转化对建设生态文明、美丽中国具有重要意义。

(1)海水中无机碳的存在形式及分布如图所示,用离子方程式表示海水呈弱碱性的主要原因______________________。已知春季海水pH8.1,预测冬季海水碱性将会_______(增强减弱”),理由是_________________

(2)工业上以COH2为原料合成甲醇的反应:CO(g)2H2(g)===CH3OH(g)  ΔH0,在容积为1L的恒容容器中,分别在T1T2T3三种温度下合成甲醇。如图是上述三种温度下不同H2CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)CO平衡转化率的关系。下列说法正确的是________(填字母)

Aabc三点H2转化率:cab

B.上述三种温度之间关系为T1T2T3

Cc点状态下再通入1molCO4molH2,新平衡中H2的体积分数增大

Da点状态下再通入0.5molCO0.5molCH3OH,平衡不移动

(3)NO加速臭氧层被破坏,其反应过程如下图所示:

NO的作用是_________________

②已知:O3(g)O(g)===2O2(g)  ΔH=-143kJ·mol1

反应1O3(g)NO(g)===NO2(g)O2(g)  ΔH1=-200.2kJ·mol1

反应2:热化学方程式为____________________________

(4)若将CONO按不同比例投入一密闭容器中发生反应:2CO(g)2NO(g)=N2(g)2CO2(g)  ΔH=-759.8kJ·mol -1,反应达到平衡时,N的体积分数随n(CO)n(NO)的变化曲线如下图。

b点时,平衡体系中CN原子个数之比接近________

abc三点CO的转化率从小到大的顺序为________bcd三点的平衡常数从大到小的顺序为__________

③若n(CO)n(NO)0.8,反应达平衡时,N的体积分数为20%,则NO的转化率为_____

 

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工业上以软锰矿(主要成分为MnO2,另含有少量FeCO3Al2O3SiO2)为原料制取金属锰的工艺流程如下:

(1)写出浸渣中主要成分的用途 ________(写出两条)

(2)滤渣1的主要成分是 ________(用化学式表示)

(3)经检测浸取液中无Fe2+浸取MnO 2发生反应的离子方程式为 ________

(4)写出沉锰操作中发生反应的离子方程式:________

(5)酸溶后的溶液作为电解液,用下图1装置电解,应采用 ______(”)离子交换膜,阳极的电极反应式为________

   

(6)为充分利用滤渣1”,需测定滤渣中铝元素的含量,设计以下方案。

①将ag滤渣处理成xmL溶液。

②取少量①中溶液用EDTA滴定测得溶液中Fe3+ Al3+ 的浓度之和为ymmol·L1

③另取少量①中溶液将Fe3+ 用盐酸羟胺(在溶液中可完全电离出NH3OH+Cl )还原为Fe2+,离子方程式为 ________

④将③所得溶液利用吸光度法测得其吸光度为0.400(吸光度与Fe2+的浓度关系如上图2所示)。该样品中铝元素的质量分数为 _________(用含字母的表达式表示)

 

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(1)已知用含硫酸铁的废液(含少量杂质)可制备摩尔盐,即(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O。其操作流程如下:

回答下列问题:

①试剂X_______,操作Ⅰ的名称为:____

②减压过滤的目的是:____

③为测定(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体中铁的含量,某实验小组做了如下实验:用电子天平准确称量5.000g硫酸亚铁铵晶体,配制成250mL溶液。取所配溶液25.00mL于锥形瓶中,加稀H2SO4酸化,用0.01000mol/LKMnO4溶液滴定,测得消耗KMnO4溶液的平均体积为23.00mL。滴定终点的现象为:_____________________________;该晶体中铁的质量分数为___________(保留4位有效数字)

(2)某课题组通过实验检验摩尔盐晶体加热时的分解产物。

①摩尔盐受热分解,小组同学认为分解产物可能有以下几种情况:

aFe2O3SO3NH3H2O    bFeOSO2NH3H2O

cFeONH3SO3H2O    dFe2O3NH3SO2SO3H2O

经认真分析,通过推理即可确定,猜想___________不成立(填序号)

②乙同学设计了如图装置,其中A装置中的固体变为红棕色,则固体产物中含有______C装置中红色褪去,说明气体产物中含有__________

③丙同学想利用上述装置证明分解产物中含有氨气。只需更换BC中的试剂即可,则更换后的试剂为B______________C中酚酞溶液。

 

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短周期主族元素WXYZR的原子序数依次增大,其中XZ位于同一主族;W的气态氢化物常用作制冷剂;Y是同周期主族元素中离子半径最小的;ZXR2能与水剧烈反应,可观察到液面上有白雾生成,并有无色刺激性气味的气体逸出,该气体可使品红溶液褪色。下列说法正确的是

A.最简单氢化物的沸点:W>X

B.含氧酸的酸性:Z<R

C.YR形成的化合物是离子化合物

D.ZXR2与水反应后的溶液中滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成

 

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某学习小组设计如下装置进行原电池原理的探究。一段时间后取出铜棒洗净,发现浸泡在稀硝酸铜溶液中铜棒变细,浓硝酸铜溶液中铜棒变粗。对该实验的说法正确的是

A.处于稀硝酸中的铜棒为电池的正极,电极反应为:Cu2+ +2e- =Cu

B.该装置可以实现零能耗镀铜

C.配置上述试验所用硝酸铜溶液应加入适量的硝酸溶液使铜棒溶解

D.铜棒上部电势高,下部电势低

 

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