氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体,由于具有令人满意的仿金效果,越来越多地成为黄金的代替品。以TiCl4为原料,经过一系列反应可以制得Ti3N4和纳米TiO2(如图1)。
图中的M是短周期金属元素,M的部分电离能如表:
| I1 | I2 | I3 | I4 | I5 |
电离能/(kJ/mol) | 738 | 1451 | 7733 | 10540 | 13630 |
请回答下列问题:
(1)Ti的基态原子外围电子排布式为________________。
(2)M是________(填元素符号),该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积,配位数为____。
(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,纳米TiO2催化的一个实例如图2所示。化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子有________个,化合物乙中采取sp3方式杂化的原子3对应的元素的电负性由大到小的顺序为________________。
(4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似,如图3所示,该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm,则该氮化钛的密度为________________g/cm3 (NA为阿伏加德罗常数的值,只列计算式)。该晶体中与氮原子距离相等且最近的氮原子有________个。
(5)科学家通过X-射线探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似。且知三种离子晶体的晶格能数据:
离子晶体 | NaCl | KCl | CaO |
晶格能/(kJ/mol) | 786 | 715 | 3401 |
KCl、CaO、TiN三种离子晶体熔点由高到低的顺序为__________________。
碘化钠在医疗及食品方面有重要的作用。实验室用NaOH、单质碘和水合肼(N2H4·H2O)为原料制备碘化钠。已知:水合肼具有还原性。回答下列问题:
(1)水合肼的制备反应原理为:CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOH= N2H4·H2O +NaCl+Na2CO3
①制取次氯酸钠和氢氧化钠混合液的连接顺序为__________(按气流方向,用小写字母表示)。若该实验温度控制不当,反应后测得三颈瓶内ClO-与ClO3-的物质的量之比为5:1,则氯气与氢氧化钠反应时,被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为____。
②制备水合肼时,应将__________滴到__________中(填“NaClO溶液”或“尿素溶液”),且滴加速度不能过快。
③尿素的电子式为__________________
(2)碘化钠的制备:采用水合肼还原法制取碘化钠固体,其制备流程如图所示:
在“还原”过程中,主要消耗反应过程中生成的副产物IO3-,该过程的离子方程式为 ___。
(3)测定产品中NaI含量的实验步骤如下:
a.称取10.00 g样品并溶解,在500 mL容量瓶中定容;
b.量取25.00 mL待测液于锥形瓶中,然后加入足量的FeCl3溶液,充分反应后,再加入M溶液作指示剂:
c. 用0.2000 mol·L−1的 Na2S2O3标 准 溶 液 滴 定 至 终 点(反 应 方 程 式2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),重复实验多次,测得消耗标准溶液的体积为15.00 mL。
①M为____________(写名称)。
②该样品中NaI的质量分数为_______________。
实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n] m和绿矾(FeSO4·7H2O),过程如下:
(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是________________。
(2)实验室制备、收集干燥的SO2,所需仪器如下。装置A产生SO2,按气流方向连接各仪器接口,顺序为a→______→_____→______→______→f。_________装置A中发生反应的化学方程式为___________。D装置的作用________。
(3)制备绿矾时,向溶液X中加入过量_______,充分反应后,经过滤操作得到溶液Y,再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。过滤所需的玻璃仪器有______________。
(4)欲测定溶液Y中Fe2+的浓度,需要用容量瓶配制KMnO4标准溶液,用KMnO4标准溶液滴定时应选用________滴定管(填“酸式”或“碱式”)。
I.据报道,我国在南海北部神狐海域进行的可燃冰(甲烷的水合物)试采获得成功。甲烷是一种重要的化工原料。
(1)甲烷重整是提高甲烷利用率的重要方式,除部分氧化外还有以下两种:
水蒸气重整:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+205.9 kJ/mol ①
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2 kJ/mol ②
二氧化碳重整:CH4(g)+CO2(g)CO(g)+2H2(g) △H3 ③
则反应①自发进行的条件是______________ ΔH3=________ kJ/mol。
Ⅱ.氮的化合物以及氮的固定一直是科学家研究的重要课题,合成氨则是人工固氮比较成熟的技术,其原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
(2)在不同温度、压强和相同催化剂条件下,初始N2、H2分别为0.1 mol、0.3 mol时,平衡后混合物中氨的体积分数(φ)如图所示。
①其中,p1、p2和p3由大到小的顺序是____________,该反应ΔH_______0(填“>”“<”或“=”)。
②若分别用 vA(N2)和 vB(N2)表示从反应开始至达平衡状态 A、B 时的化学反应速率,则vA(N2)________vB(N2)(填“>”“<”或“=”)。
③若在250℃、p1为10 5Pa条件下,反应达到平衡时容器的体积为1 L,则该条件下B点N2的分压p(N2)为_______Pa (分压=总压×物质的量分数,保留一位小数)。
(3)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示,石墨Ⅱ的电极名称为 _______。在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,石墨Ⅰ电极反应可表示为______________________。
已知:p[]=-lg[]。室温下,向0.10 mol/L HX溶液中滴加0.10 mol/LNaOH溶液,溶液pH随p[]变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.溶液中水的电离程度:a>b>c
B.c点溶液中:c(Na+)=10c(HX)
C.室温下NaX的水解平衡常数为10-4.75
D.图中b点坐标为(0,4.75)
用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知:
Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g) ΔH=+64.39 kJ/mol
2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) ΔH=-196.46 kJ/mol
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.84 kJ/mol
在H2SO4溶液中,Cu与H2O2反应生成Cu2+(aq)和H2O(l)的反应热ΔH等于
A.-319.68 kJ/mol B.-417.91 kJ/mol
C.-448.46 kJ/mol D.+546.69 kJ/mol