铁元素是最重要的金属元素之一,其不仅是各种钢材的主要成分,很多含铁化合物也具有重要意义。
(1)按照电子排布,可把元素周期表中的元素划分成五个区,铁元素属于_________区。
(2)Mn2+在水溶液中难被氧化,而Fe2+则易被氧化为Fe3+ ,请从离子的价电子式角度解释Mn2+与Fe2+还原能力的差别:_________。Mn2+的半径_________ Fe3+的半径(填“>”、“<”或“=”)。
(3)金属铁晶体中铁原子采用体心立方堆积,该铁晶体的空间利用率为_________(用含π的式子表示)。
(4)向含Fe3+的溶液中滴加少量的KSCN溶液,溶液中生成红色的[Fe(SCN)(H2O)5]2+。N、H、O三种元素的电负性由大到小的顺序为_________;[Fe(SCN)(H2O)5]2+中Fe3+的配位数为_________,H2O中氧原子的杂化方式为_________。
(5)二茂铁是一种含铁的有机化合物,其化学式为Fe(C5H5)2,可看作是Fe2+离子与两个正五边形的环戊二烯负离子(C5H)配体形成的夹心型分子(如下图a所示)。已知大π键可用符号Π表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π),则C5H的大π键表示为________。二茂铁是黄色针状晶体,熔点173 ℃(在100 ℃时开始升华),沸点249 ℃,在水中难溶,但可溶于很多有机溶剂。下列相互作用中,二茂铁晶体中不存在的是________(填标号)。
A 离子键 B 配位键 C σ 键 D 范德华力
(6)一种含有Fe、Cu、S三种元素的矿物的晶胞(如上图b所示),属于四方晶系(晶胞底面为正方形),晶胞中S原子位于内部,Fe原子位于体心和晶胞表面,Cu原子位于晶胞表面。此矿物的化学式为_________。若晶胞的底面边长为A pm,高为C pm,阿伏伽德罗常数为NA,则该晶体的密度为__________ g/cm3(写出表达式)。
2019年国际非政府组织“全球碳计划”12月4日发布报告:研究显示,全球二氧化碳排放量增速趋于缓。CO2的综合利用是解决温室问题的有效途径。
(1)一种途径是将CO2转化为成为有机物实现碳循环。如:
C2H4 (g) + H2O (l) = C2H5OH (l) ΔH=-44.2 kJ·mol-1
2CO2(g) + 2H2O (l) =C2H4 (g) +3O2(g) ΔH=+1411.0 kJ·mol-1
2CO2(g) + 3H2O (l) = C2H5OH (l) + 3O2(g) ΔH=___________
(2)CO2甲烷化反应是由法国化学家Paul Sabatier 提出的,因此,该反应又叫Sabatier反应。CO2催化氢化制甲烷的研究过程:
①上述过程中,产生H2反应的化学方程式为:___________________________________。
②HCOOH是CO2转化为CH4的中间体:CO2 HCOOH CH4。当镍粉用量增加10倍后,甲酸的产量迅速减少,当增加镍粉的用量时,CO2镍催化氢化制甲烷的两步反应中反应速率增加较大的一步是_______________(填I或II)
(3)CO2经催化加氢可以生成低碳烃,主要有两个竞争反应:
反应I:CO2(g) + 4H2 (g)CH4 (g) +2H2O(g)
反应II:2CO2(g) + 6H2 (g)C2H4 (g) +4H2O(g)
在1L密闭容器中冲入1molCO2和4molH2,测得平衡时有关物质的物质的量随温度变化如图所示。T1℃时,CO2的转化率为_________。T1℃时,反应I的平衡常数K=_______。
(4)已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为2CO2(g) + 6H2 (g)C2H5OH (g) +4H2O(g) ΔH,m代表起始时的投料比,即m=.
①图1中投料比相同,温度T3>T2>T1,则ΔH_____(填“>”或“<”)0.
②m=3时,该反应达到平衡状态后p(总)=20ɑ MPa ,恒压条件下各物质的物质的量分数与温度的关系如图2.则曲线b代表的物质为_______(填化学式)
氧化铬绿(Cr2O3)的性质独特,在冶金、颜料等领域有着不可替代的地位。一种利用淀粉水热还原铬酸钠(Na2CrO4)制备氧化铬绿的工艺流程如下:
已知:①向含少量 Na2 CO3的铬酸钠碱性溶液中通入CO 2可制得不同碳化率的铬酸钠碳化母液;
②“还原”反应剧烈放热,可制得 Cr(OH) 3 浆料。
(1)铬酸钠(Na2CrO4)中铬元素的价态是________,该工艺中“还原”反应最初使用的是蔗糖或甲醛,请写出甲醛的电子式:________________,后来改用价格低廉的淀粉。请写出甲醛(HCHO)与铬酸钠(Na2CrO4)溶液反应的离子方程式___________________________ 。
(2)将混合均匀的料液加入反应釜,密闭搅拌,恒温发生“还原”反应,下列有关说法错误的是____________(填标号)。
A.该反应一定无需加热即可进行 B.必要时可使用冷却水进行温度控制
C.铬酸钠可适当过量,使淀粉充分反应 D.应建造废水回收池,回收含铬废水
(3)测得反应完成后在不同恒温温度、不同碳化率下 Cr(Ⅵ)还原率如下图。实际生产过程中 Cr(Ⅵ)还原率可高达 99.5%以上,“还原”阶段采用的最佳反应条件为________________。
(4)滤液中所含溶质为_________________。该水热法制备氧化铬绿工艺的优点有________________ 、___(请写出两条)。
(5)重铬酸钠(Na2Cr2O7·H2O)与硫酸铵热分解法也是一种生产氧化铬绿的方法,生产过程中产生的气体对环境无害,其化学反应方程式为______________________________ 。
生物柴油是指由动植物油脂(脂肪酸甘油三酯)与醇(甲醇或乙醇)经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯,可以替代普通柴油使用的清洁的可再生能源。某同学利用菜籽油与甲醇制备生物柴油,其原理及实验步骤:
①称取4.6g CH3OH和0.2g NaOH依次放入锥形瓶中,充分震荡得NaOH溶液甲醇溶液;
②将20g 菜籽油、20g正己烷(作溶剂)、步骤1配得的NaOH甲醇溶液一次加入到三口烧瓶中;
③安装装置(如图)恒温水浴加热,使温度保持在60~65℃左右,搅拌速度400r/min,回流1.5h~2h;
④冷却、分液、水洗、回收溶剂并得到生物柴油。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是_________________ 。
(2)试验中取用的甲醇与油脂的物质的量之比约为6:1,甲醇过量的主要目的是________________;NaOH的用量不宜过多,其原因是____________________________。
(3)步骤4的液体分为两层,上层为生物柴油、正己烷和甲醇。下层主要为甘油、分离出下层液体的方法是_______________________________________ ;上层液体需用温水洗涤,能说明已洗涤干净的依据是____________________________________。
(4)碘值是指每100g油品所能吸收碘(I2)的质量。测定产品碘值得步骤如下:
I.准确称取m g 油品,注入碘量瓶中,向碘量瓶中加入20 mL氯仿溶解后,加入25.00mL韦氏碘液,(IBr溶液及催化剂,发生反应:),立即加塞,摇匀后,将碘量瓶放于黑暗处。
II.30min 后立即加入20 mL 15%的碘化钾溶液和100 mL水,发生反应的化学方程式为 __________________________________________ ,不断震荡,用c mol·L-1 的Na2S2O3溶液滴定至溶液呈浅黄色时,加入1mL 淀粉指示剂,继续滴定(I2 + 2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6),至终点是消耗V1 mL Na2S2O3溶液。滴定终点的现象是 ______________________________________________ 。
III.另做空白对照试验,除不加油品外,其余操作同上,至终点时消耗V2 mL Na2S2O3溶液。则测得的油品的碘值为__________________ g/100g (列出计算表达式)
常温下,用 0.1 mol·L-1 KOH 溶液滴定 10 mL 0.1 mol·L-1 HA(Ka =1.0×10-5)溶液的滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.a 点溶液的 pH 约为 5
B.水的电离程度:c 点>d 点
C.b 点溶液中粒子浓度大小: c(A-)>c(K+)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
D.e 点溶液中:c(K+)=2c(A-)+2c(HA)
我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家,一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示,下列有关说法不正确的是( )
A.滤渣1的成分是SiO2 , 滤渣2的成分是Fe(OH)3
B.焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS+3O22ZnO+2SO2
C.溶液中的Cd2+可用锌粉除去,反应的离子方程式为Zn+Cd2+=Zn2++Cd
D.若不通入氧气,其后果是无法除去杂质Fe2+