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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...

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________(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NTi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KClMgOCaOTiN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

 

 

 

KClCaOTiN三种离子晶体熔点由高到低的顺序为__________________

 

3d24s2 Mg 12 7 O>N>C 12 TiN>CaO>KCl 【解析】 (1)Ti原子核外电子数为22,根据能量最低原理书写; (2)M是短周期金属元素,M的第三电离能剧增,处于ⅡA族,能与TiCl4反应置换出Ti,则M为Mg,Mg晶体属于六方最密堆积,配位数为12; (3)采取sp2杂化的碳原子价层电子对数是3,采取sp3杂化的原子价层电子对数是4,乙中采取sp3杂化的原子有C、N、O,同一周期元素中,元素的电负性随着原子序数的增大; (4)根据均摊法计算晶胞中Ti、N原子数目,进而计算晶胞质量,根据ρ=计算晶胞密度;以晶胞顶点N原子研究,与之距离相等且最近的N原子处于面心位置; (5)由表中数据可知,离子半径越小晶格能越大,离子带电荷越大,晶格能越大,晶格能大,对应的离子晶体的熔点就越高。 (1)Ti为22号元素,原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2,因此外围电子排布式为3d24s2; (2)M是短周期金属元素,M的第三电离能剧增,处于ⅡA族,能与TiCl4反应置换出Ti,则M为Mg,Mg晶体属于六方最密堆积,配位数为12; (3)化合物甲的分子中采取sp2杂化的碳原子为苯环上的六个、羰基中的一个,共7个该C原子; 采取sp3杂化的原子价层电子对数是4,乙中采取sp3杂化的原子有C、N、O,同一周期元素中,元素电负性随着原子序数依次增加电负性逐渐增大,所以它们的电负性关系为:O>N>C; (4)根据均摊法,可知该晶胞中N原子个数为:6×+8×=4,该晶胞中Ti原子个数为:1+12×=4,所以晶胞的质量m=4× g,而晶胞的体积V=(2a×10-10)3cm3,所以晶体的密度ρ=g/cm3;以晶胞顶点N原子研究,与之距离相等且最近的N原子处于面心位置,每个顶点为8个晶胞共用。每个面为2个晶胞共用,故与之距离相等且最近的N原子为=12; (5)离子晶体中,离子半径越小,带电荷数越多,晶格能越大,则晶体的熔沸点越高,则有TiN>CaO,由表中数据可知CaO>KCl,则三种晶体的晶格能由大到小的顺序为:TiN>CaO>KCl,所以KCl、CaO、TiN三种离子晶体熔点由高到低的顺序为TiN>CaO>KCl。
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(1)水合肼的制备反应原理为:CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOH= N2H4·H2O +NaCl+Na2CO3

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②制备水合肼时,应将__________滴到__________中(填“NaClO溶液尿素溶液),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:

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(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. 0.2000 mol·L−1 Na2S2O3 ( 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

M____________(写名称)

②该样品中NaI的质量分数为_______________

 

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水蒸气重整:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+205.9 kJ/mol

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二氧化碳重整:CH4(g)+CO2(g)CO(g)+2H2(g) H3 

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)

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①其中,p1p2p3由大到小的顺序是____________,该反应ΔH_______0(“>”“<”“=”)

②若分别用 vA(N2) vB(N2)表示从反应开始至达平衡状态 AB 时的化学反应速率,则vA(N2)________vB(N2)(“>”“<”“=”)

③若在250℃、p110 5Pa条件下,反应达到平衡时容器的体积为1 L,则该条件下BN2的分压p(N2)_______Pa (分压=总压×物质的量分数,保留一位小数)

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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pHp[]变化关系如图所示。下列说法正确的是

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