氮原子可以形成 σ 键、π 键、大 π 键和配位键,成键的多样性使其形成了多种具有独特组成的物质。回答下 列问题:
(1)第一电离能:氮______氧(填“大于”或“小于”),基态氮原子价电子排布图不是,是因 为该排布方式违背了__________。
(2)肼(H2N−NH2)分子中孤电子对与 σ 键的数目之比为______,肼的相对分子质量与乙烯接近,但沸点远高于乙烯的原因是______。
( 3)硝酸的结构可表 示 为 ,硝酸与水分子可 形 成一水合二硝酸结晶 水 合物 (2HNO3 •H2O) , 水分子以三个氢键与两个硝酸分子结合,请写出一水合二硝酸的结构式______(氢键用“…”表示)。
(4)正硝酸钠(Na3NO4)为白色晶体,是一种重要的化工原料。
①Na3NO4 阴离子的空间构型为______,其中心原子杂化方式为______。
②分别写出一种与 Na3NO4 的阴离子互为等电子体的阴离子和分子______(填化学式)。
③在 573 K 条件下,实验室中用 NaNO3 和 Na2O 在银皿中反应制得 Na3NO4,Na2O 的立方晶胞如图所 示。
图中“●”表示______(填“Na+”或“O2−”),距离“●”最近且等距离的“○”有______个,Na2O 晶胞的参数为 a pm,则晶胞密度为_____g•cm−3。(列出计算式即可,NA 为阿伏加德罗常数的值)
(11分)甲烷水蒸气催化重整(SMR)是传统制取富氢混合气的重要方法,具有工艺简单、成本低等优点。回答下列问题:
(1)已知1000 K时,下列反应的平衡常数和反应热:
①CH4(g) C(s)+2H2(g) K1=10.2 ΔH1
②2CO(g) C(s)+CO2(g) K2=0.6 ΔH2
③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K3=1.4 ΔH3
④CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) K4 ΔH4(SMR)则1000 K时,K4=____________;ΔH4=_________(用ΔH1、ΔH2、ΔH3来表示)。
(2)在进入催化重整装置前,先要对原料气进行脱硫操作,使其浓度为0.5 ppm以下。脱硫的目的为______________。
(3)下图为不同温度条件下电流强度对CH4转化率的影响。由图可知,电流对不同催化剂、不同温度条件下的甲烷水蒸气催化重整反应均有着促进作用,则可推知ΔH4____0(填“>”或“<”)。
(4)下图为不同温度条件下6小时稳定测试电流强度对H2产率的影响。由图可知,随着温度的降低,电流对H2产率的影响作用逐渐____________(填“增加”“减小”或“不变”),600 ℃时,电流对三种催化剂中的____________(用图中的催化剂表示式回答)影响效果最为显著,当温度高于750 ℃时,无论电流强度大小,有无催化剂,H2产率趋于相同,其原因是______________。
(5)我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理也进行了广泛研究,通常认为该反应分两步进行。第一步:CH4催化裂解生成H2和碳(或碳氢物种),其中碳(或碳氢物种)吸附在催化剂上,如CH4→Cads/[C(H)n]ads+(2–)H2;第二步:碳(或碳氢物种)和H2O反应生成CO2和H2,如Cads/[C(H)n]ads +2H2O→CO2 +(2+)H2。反应过程和能量变化残图如下(过程①没有加催化剂,过程②加入催化剂),过程①和②ΔH的关系为:①_______②(填“>”“<”或“=”);控制整个过程②反应速率的是第_______步,其原因为____________________________。
硫酸镍(NiSO4)是电镀镍工业所用的主要镍盐,易溶于水。下图为某兴趣小组设计的在实验室中
制备 NiSO4•6H2O 的装置。
回答下列问题:
(1)实验室中配制浓 H2SO4 与浓 HNO3 混酸的操作为______。
(2)图甲中仪器 a 的名称为__________,有同学认为将仪器 a 换作图乙中的仪器 b 效果更好,其理由 为______。
(3)混酸与镍粉反应时,除生成 NiSO4 外,还生成了 NO2、NO 和 H2O,若 NO2 与 NO 的物质的量之比为 1∶1,则该反应的化学方程式为______。从反应后的溶液中得到 NiSO4•6H2O 的操作有_____和过滤、洗涤、干燥。
(4)该小组同学查阅资料发现用镍粉与混酸制备 NiSO4 成本高,用冶铁尾矿提取的草酸镍(NiC2O4)与硫酸制取 NiSO4 成本较低。反应原理为:NiC2O4NiO+CO↑+CO2↑,NiO+H2SO4===NiSO4+H2O(已知 PdCl2溶液能够吸收 CO)。现加热 NiC2O4 制备 NiO,并检验生成的 CO,可能用到的装置如下:
①各装置的连接顺序为:_____→______→_______→ f →_____→_____→_____。(填装置 标号,可重复使用)
②能够说明生成 CO 的现象有______。
③PdCl2 溶液吸收 CO 时产生黑色金属单质和 CO2 气体,该反应其他产物的化学式为______________________。
(5)将 NiSO4•6H2O 制成电镀液时往往加入少量稀硫酸,其目的是___________________ 。
(14分)工业上常用苏打烧结法提取自然界中的稀散元素硒(Se),我国科研人员自主设计的利用粗铜电解精炼所产生含硒化亚铜(Cu2Se)和碲化亚铜(Cu2Te)的阳极泥为原料,提取硒的某种工艺流程如图所示。
回答下列问题:
(1)电解精炼铜时,电源的正极连接_______(填“粗铜”或“精铜”),阳极溶解铜的质量__________(填“>”“=”或“<”)阴极析出铜的质量。
(2)“烧结”时苏打和硒化亚铜主要生成了Na2SeO3、Cu2O和CO2气体,该反应的化学方程式为________________________________。“烧结”时生成了少部分Na2SeO4,写出“还原”时反应的离子方程式____________。
(3)含硒烧结物浸取时,最佳加热方式为________________,除去的物质为___________(填化学式)。
(4)本工艺副产物TeO2用于制造红外器件、声光器件材料,可溶于强酸和强碱,并形成复盐,则TeO2属于______氧化物(填“酸性”“碱性”或“两性”)。
(5)把硫酸工业第一步的产物SO2通入Na2SeO3溶液制备硒单质,写出该反应的离子方程式_____________。若得到50 kg硒单质,至少需要___________kg质量分数为90%的FeS2矿石。(结果保留一位小数)
某三元羧酸 H3A 在表面活性剂、洗涤剂、润滑剂等方面具有重要的地位。常温时,向 10 mL 0.01 mol·L−1 的 H3A 溶液中滴入 0.01 mol·L−1 的 NaOH 溶液,H3A、H2A−、HA2−、A3−的物质的量分数与溶液的 pH 的关系如 图所示。下列说法错误的是( )
A.该温度下,H3A 的电离常数 Ka1=10−a
B.若 b=7,加入 20 mL NaOH 溶液时,溶液的 pH<7
C.NaOH 溶液的体积为 30 mL 时,溶液中:c(OH−)=3c(H3A)+2c(H2A−)+c(HA2−)+c(H+)
D.反应 2H2A−H3A+HA2−在该温度下的平衡常数K=10a-b
W、X、Y、Z为短周期原子序数依次增大的主族元素,其原子序数之和为30,W与X、Y、Z都能形成共价化合物,Y、W形成的常见化合物溶于水显碱性,Z、W形成的化合物溶于水显酸性,四种元素形成的某种化合物的结构式为。下列说法错误的是
A.X为硼元素或碳元素
B.Y不属于第ⅣA族元素
C.W与Y、Z分别形成的常见化合物能反应生成盐
D.最高价氧化物对应的水化物的酸性:Z>Y