Question

C、O、Na、Cl、Fe、Cu是元素周期表前四周期中的常见元素。

(1)Fe在元素周期表中的位置是_____，Cu基态原子核外电子排布式为________。

(2)C和O的气态氢化物中，较稳定的是________（写化学式）。C的电负性比Cl的________（填“大”或“小”）。

(3)写出Na₂O₂与CO₂反应的化学方程式____________________________。

(4)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：

①在石墨烯晶体中，每个C原子连接___________个六元环，每个六元环占有___________个C原子。

②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接__________个六元环，六元环中最多有_________个C原子在同一平面。

(5)刻蚀印刷电路的废液中含有大量的CuCl₂、FeCl₂、FeCl₃，任意排放将导致环境污染和资源的浪费，为了使FeCl₃循环利用和回收CuCl₂，回收过程如下：

①试剂X的化学式为______________；

②若常温下1 L废液中含CuCl₂、FeCl₂、FeCl₃的物质的量浓度均为0.5 mol·L^－1，则加入Cl₂和物质X后，过滤。为使溶液铁元素完全转化为Fe(OH)₃，而CuCl₂ 不产生沉淀。则应控制pH的范围是____________________________（设溶液体积保持不变），已知：K_sp[Fe(OH)₃]＝1.0×10^－38、K_sp[Cu(OH)₂]＝2.0×10^－20、lg5＝0.7。

Answer

第四周期第Ⅷ族 1s22s22p63s23p63d104s1 H2O 小 2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2 3 2 12 4 CuO 3～4.3

【解析】

(1)Fe是26号元素，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，因此在元素周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族；Cu是29号元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1；故答案为：第四周期第Ⅷ族；1s22s22p63s23p63d104s1。

(2)同周期，非金属性越强，其气态氢化物越稳定，因此较稳定的是H2O；Cl非金属性强，其电负性越大，因此C的电负性比Cl的小；故答案为：H2O；小。

(3)Na2O2与CO2反应生成碳酸钠和氧气，其化学方程式为2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2；故答案为：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2。

(4)①根据均摊法计算，在石墨烯晶体中，每个C原子被3个六元环共有，每个六元环占有的碳原子数6×=2，所以，每个六元环占有2个C原子；故答案为：3；2。

②在金刚石的晶体结构中每个碳原子与周围的4个碳原子形成四个碳碳单键，最小的环为6元环，每个单键为3个环共有，则每个C原子连接4×3=12个六元环，六元环为椅式结构，六元环中有两条边平衡，连接的4个原子处于同一平面内，如图；故答案为：12；4。

(5)①W中含有CuCl2、FeCl3，加入X使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，加入的X由于调节溶液pH值，且不引入杂质，X为CuO等；故答案为：CuO。

②常温下1 L废液中含CuCl2、FeCl2、FeCl3的物质的量浓度均为0.5 mol·L－1，则加入Cl2后溶液中FeCl2转变为FeCl3，因此c(FeCl3)=1 mol∙L−1，铜离子开始沉淀时，，，，pH = 4.3，铁离子沉淀完全时，，，，pH =3，故溶液pH应控制在3.0～4.3之间；故答案为：3.0～4.3。