铁被誉为“第一金属”,铁及其化合物广泛应用于生活、生产、国防等领域。
(1)已知:元素的一个基态的气态原子得到一个电子形成-1价气态阴离子时所放出的能量称为该元素的第一电子亲和能,用E1表示。从-1价的气态阴离子再得到1个电子,成为-2价的气态阴离子所放出的能量称为第二电子亲和能E2,依此类推。FeO是离子晶体,其晶格能可通过如下的Born-Haber循环计算得到。
铁单质的原子化热为__________kJ/mol,FeO的晶格能为__________kJ/mol,基态O原子E1____________E2(填“大于”或“小于”),从原子结构角度解释_________。
(2)乙二胺四乙酸又叫做EDTA(图1),是化学中一种良好的配合剂,形成的配合物叫做螯合物。EDTA在配位滴定中经常用到,一般是测定金属离子的含量。已知:EDTA配离子结构(图2)。
EDTA中碳原子轨道的杂化类型为____________,EDTANa-Fe(Ⅲ)是一种螯合物,六个配位原子在空间构型为____________。EDTANa-Fe(Ⅲ)的化学键除了σ键和配位键外,还存在____________。
(3)Fe3O4晶体中,O2-的重复排列方式如图所示,该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O 围成的正四面体空隙和如3、6、7、8、9、12的O2-围成的正八面体空隙。Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中,另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中,则Fe3O4晶体中,O2-数与正四面体空隙数(包括被填充的)之比为__________,有__________%的正八面体空隙填充阳离子。Fe3O4晶胞的八分之一是图示结构单元(图3),晶体密度为5.18 g/cm3,则该晶胞参数a=____________pm。(写出计算表达式)
脱除工业废气中的氮氧化物(主要是指NO和NO2)可以净化空气、改善环境,是环境保护的主要课题。
(1)早期是利用NH3还原法,可将NOx还原为N2进行脱除。
已知:①4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H=-905.9 kJ/mol
②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180 kJ/mol
③H2O(g)H2O(l) △H=-44 kJ/mol
写出常温下,NH3还原NO反应的热化学方程式:____________。
(2)以漂粉精溶液为吸收剂可以有效脱除烟气中的NO。
①漂粉精溶液的主要成分是Ca(ClO)2,若吸收过程中,消耗的Ca(ClO)2与吸收的NO的物质的量之比为3:4,则脱除后NO转化为____________。
②某一兴趣小组研究不同温度下相同浓度漂粉精溶液对NO脱除率的影响,结果如图所示:
图中,40~60℃ NO脱除率上升可能的原因为____________;60~80℃ NO脱除率下降可能的原因为____________。
(3)过硫酸钠(Na2S2O8)氧化去除NO
第一步:NO在碱性环境中被Na2S2O8氧化为NaNO2
第二步: NaNO2继续被氧化为NaNO3,反应为NO2-+S2O82-+2OH-NO3-+2SO42-+H2O。不同温度下,平衡时NO2-的脱除率与过硫酸钠(Na2S2O8)初始浓度(指第二步反应的初始浓度)的关系如图所示:
①a、b、c、d四点平衡常数K由大到小的顺序为____________,原因是____________。
②若a点(0.1,40%)时,NO2-的初始浓度为a mol·L-1,平衡时pH=13,则65℃时,第二步反应的平衡常数K=____________。(用含a的代数式表示)
(4)利用新型材料光催化脱除NO法如图所示:
某电化小组将过程A、B设计成酸性电解池反应,则该反应中阴极反应为_______。
二氧化硫(SO2)是一种在空间地理、环境科学、地质勘探等领域受到广泛研究的一种气体。
Ⅰ.某研究小组设计了一套制备及检验SO2部分性质的装置,如图所示:
(1)仪器A的名称____________。
(2)装置乙的作用是为了观察生成SO2的速率,则装置乙中加入的试剂是____________。
(3)①实验前有同学提出质疑:该装置没有排空气,而空气中的O2氧化性强于SO2,因此装置丁中即使有浑浊现象也不能说明是SO2导致的。请你写出O2与Na2S溶液反应的化学反应方程式____________。
②为进一步检验装置丁产生浑浊现象的原因,进行新的实验探究。实验操作及现象见表:
序号 | 实验操作 | 实验现象 |
1 | 向10 mL 1 mol/L Na2S溶液中通O2 | 15 min后,溶液才出现浑浊 |
2 | 向10 mL 1 mol/L Na2S溶液中通SO2 | 溶液立即出现黄色浑浊 |
由实验现象可知:该实验条件下Na2S溶液出现浑浊现象是SO2导致的。你认为上表实验1反应较慢的原因可能是____________。
Ⅱ.铁矿石中硫元素的测定可以使用燃烧碘量法,其原理是以氮气为载体,以稀盐酸、淀粉和碘化钾的混合溶液为吸收液,用0.0010 mol·L-1KIO3标准溶液进行滴定。检测装置如图所示:
[查阅资料] ①实验进行5min样品中的S元素都可转化为SO2
②2IO3-+5SO2+4H2O=8H++5SO42-+I2
③I2+SO2+2H2O=2I-+SO42-+4H+
④IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O
(4)工业设定的滴定终点现象是____________。
(5)实验一:不放样品进行实验,5 min后测得消耗标准液体积为V1
实验二:加入1 g样品再进行实验,5 min后测得消耗标准液体积为V2
①比较数据发现V1远远小于V2,可忽略不计。则设置实验一的目的是___________。
②测得V2的体积如表:
序号 | 1 | 2 | 3 |
KIO3标准溶液体积/mL | 10.02 | 9.98 | 10.00 |
该份铁矿石样品中硫元素的质量百分含量为____________。
硼及其化合物在工业、医药、农业等部门有许多用途。某工厂以铁硼精矿(主要成分为B2O3·2MgO,还有SiO2、CaO、FeO等杂质)制取制硼酸、金属镁的工艺流程图为:
已知:硼酸在不同温度下的溶解度:
温度(℃) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
溶解度(g/100g水) | 3 | 3 | 5 | 7 | 9 | 11 | 15 | 18 | 23 | 29 |
回答下列问题:
(1)使用盐酸酸浸,过程中主要反应的化学方程式为_________,为提高浸出速率,可采取的措施有_________(写出两条)。
(2)酸浸时,温度与硼浸出率的关系如图所示,则合适的酸浸温度为_________。
(3)浸出液“氧化”的是将溶液中的Fe2+用_______试剂氧化为Fe3+,反应的离子方程式为_________。
(4)从滤液中获得H3BO3晶体的“操作I”具体操作是_________。
(5)向滤液中加入有机萃取剂萃取分液,此时硼酸处于_________层中(填“有机”或“无机”)。实验室模拟萃取操作使用的玻璃仪器除烧杯外,另一主要玻璃仪器是_________。
(6)某工厂用 m1 kg的铁硼精矿制备硼酸,得到纯度为99.8%的硼酸m2 kg,则铁硼精矿中硼的质量分数是__________(列式表达)。
利用pH传感器探究NaOH溶液与硫酸、硫酸铜混合溶液发生反应的离子反应顺序,绘得三份曲线图如图。已知实验使用的NaOH溶液浓度和滴速相同;硫酸溶液和硫酸铜溶液浓度相同;混合溶液中两溶质的浓度也相同。
以下解读错误的是
A.三个时点的c(Cu2+):p>q>w
B.w点:c(Na+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(H+)
C.混合溶液中滴加NaOH溶液,硫酸先于硫酸铜发生反应
D.q点时溶液离子浓度:c(SO42-)+c(OH-)=c(Cu2+)+c(H+)+c(Na+)
某抗癌药物的结构简式如图所示,其中W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,W、Y同主族,Y、Z的最外层电子数之和是X的最外层电子数的2倍。下列叙述正确的是
A.元素的非金属性:W>Z>X
B.Y的最高价氧化物的水化物是强酸
C.W的最简单氢化物与Z的单质混合后可产生白烟
D.Y、Z形成的化合物中,每个原子均满足8电子结构