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(Mn、Fe、Co、Ni、Cu)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C-H键,导致C与H之间的作用力_____(减弱”或“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CH3OH、HCHO、 HCOOH等。
①它们的沸点分别为64.7、-195℃、100.8℃,其主要原因是_________________;
②CH4 和HCHO比较,键角较大的是_________,主要原因是_____________。
(4)配离子的颜色与d-d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+](填“>”“<”或“=”),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·cm-3 ,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)。
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pH=8.1,预测冬季海水碱性将会_______(填“增强”或“减弱”),理由是_________________。
(2)工业上以CO和H2为原料合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH<0,在容积为1L的恒容容器中,分别在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇。如图是上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系。下列说法正确的是________(填字母)。
A.a、b、c三点H2转化率:c>a>b
B.上述三种温度之间关系为T1>T2>T3
C.c点状态下再通入1molCO和4molH2,新平衡中H2的体积分数增大
D.a点状态下再通入0.5molCO和0.5molCH3OH,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:
①NO的作用是_________________。
②已知:O3(g)+O(g)===2O2(g) ΔH=-143kJ·mol-1
反应1:O3(g)+NO(g)===NO2(g)+O2(g) ΔH1=-200.2kJ·mol-1 。
反应2:热化学方程式为____________________________。
(4)若将CO和NO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。
①b点时,平衡体系中C、N原子个数之比接近________。
②a、b、c三点CO的转化率从小到大的顺序为________;b、c、d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_____。
工业上以软锰矿(主要成分为MnO2,另含有少量FeCO3、Al2O3、SiO2)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”时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)将“酸溶”后的溶液作为电解液,用下图1装置电解,应采用 ______(填“阴”或“阳”)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·L-1 。
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+与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)。
(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是_______,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:
a.Fe2O3、SO3、NH3、H2O b.FeO、SO2、NH3、H2O
c.FeO、NH3、SO3、H2O d.Fe2O3、NH3、SO2、SO3、H2O
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B、C中的试剂即可,则更换后的试剂为B中______________、C中酚酞溶液。
短周期主族元素W、X、Y、Z、R的原子序数依次增大,其中X、Z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.Y和R形成的化合物是离子化合物
D.向ZXR2与水反应后的溶液中滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成
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