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2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古德伊纳夫、斯坦利·惠廷汉和吉野彰三位科学家,以...

2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古德伊纳夫、斯坦利·惠廷汉和吉野彰三位科学家,以表彰他们在锂电池领域所做出的巨大贡献。请回答下列问题:

(1)LiCoO2LiFePO4常用作锂离子电池的正极材料。

①基态Co原子核外电子排布式为_______________

②基态磷原子中,电子占据的最高能层符号为______;该能层能量最高的电子云在空间有_____个伸展方向。

(2)[Co(NO3)4]2的配体中N原子的杂化方式为____,该配离子中各元素的第一电离能由小到大的顺序为________(填元素符号)1mol该配离子中含σ键数目为_____NA

(3)LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图所示:

这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为____________(n代表P原子数)

(4)Li2O被广泛用作玻璃的组分,其熔点______Na2O(填高于或者低于),判断理由_____

Li2O具有反萤石结构,晶胞如图所示,已知其晶胞参数为0.4665nmNA为阿伏加德罗常数的值,则Li2O的密度为___________g·cm3(列出计算式)

 

1s22s22p63s23p63d74s2 M 3 sp2 Co、O、N 16 (PnO3n+1)(n+2)- 高于 Li+半径小于Na+,电荷相同情况下,离子半径越小,晶格能越大,所以Li2O晶格能大于Na2O,其熔点高于Na2O 【解析】 (1)①CO的原子序数是27,基态Co原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2; ②P的原子序数是15,核外电子排布式为1s22s22p63s23p3,基态磷原子中,电子占据的最高能层符号为M;该能层能量最高的轨道是p,电子云在空间有3个伸展方向。 (2)[Co(NO3)4]2-的配体是硝酸根,其中N原子含有的价层电子对数是3+=3,其杂化方式为sp2;由于氮元素的2p轨道电子处于半充满稳定状态,第一电离能大于氧元素,则该配离子中各元素的第一电离能由小到大的顺序为Co<O<N;由于单键都是σ键,配位键也是σ键,则1mol该配离子中含σ键数目为(4+3×4)NA=16NA。 (3)由图可知,2个P原子时存在7个O,3个P原子时存在10个O,存在n个P时存在(3n+1)个O,则这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(PnO3n+1)(n+2)-; (4)①由于Li+半径小于Na+,电荷相同情况下,离子半径越小,晶格能越大,所以Li2O晶格能大于Na2O,其熔点高于Na2O; ②根据Li2O晶胞图可知,晶胞含有8个Li和4个O,已知其晶胞参数为0.4665nm,则晶胞体积为(0.4665×10-7)3cm3,NA为阿伏加德罗常数的值,则Li2O的密度为g·cm-3。  
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考点分析:
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甲酸(化学式HCOOH,分子式CH2O2,相对分子质量46),俗名蚁酸,是最简单的羧酸,无色而有刺激性气味的易挥发液体。熔点为8.6 ℃,沸点100.8℃,25℃电离常数Ka1.8×104。某化学兴趣小组进行以下实验。

.用甲酸和浓硫酸制取一氧化碳

A.     B.     C.     D.

(1)请说出图B中盛装碱石灰的仪器名称__________。用A图所示装置进行实验。利用浓硫酸的脱水性,将甲酸与浓硫酸混合,甲酸发生分解反应生成CO,反应的化学方程式是________;实验时,不需加热也能产生CO,其原因是_______

(2)如需收集CO气体,连接上图中的装置,其连接顺序为:a→__________(按气流方向,用小写字母表示)

.对一氧化碳的化学性质进行探究

资料:.常温下,COPdCl2溶液反应,有金属PdCO2生成,可用于检验CO

.一定条件下,CO能与NaOH固体发生反应:CONaOHHCOONa

利用下列装置进行实验,验证CO具有上述两个性质。

(3)打开k2F装置中发生反应的化学方程式为_____________;为了使气囊收集到纯净的CO,以便循环使用,G装置中盛放的试剂可能是_________H装置的作用是____________

(4)现需验证E装置中CONaOH固体发生了反应,某同学设计下列验证方案:取少许固体产物,配置成溶液,在常温下测该溶液的pH,若pH>7,证明CONaOH固体发生了反应。该方案是否可行,请简述你的观点和理由:_________________

(5)25℃甲酸钠(HCOONa)的水解平衡常数Kh的数量级为____________。若向100ml 0.1mol.L-1HCOONa溶液中加入100mL0.2mol.L-1HCl溶液,则混合后溶液中所有离子浓度由大到小排序为_________

 

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利用碳和水蒸气制备水煤气的核心反应为:C(s)H2O(g)⇌H2(g)CO(g)

(1)已知碳(石墨)H2CO的燃烧热分别为393.5kJ·mol1285.8kJ·mol1283kJ·mol1,又知H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44kJ·mol1,则C(s)H2O(g)⇌CO(g)H2(g) ΔH___

(2)在某温度下,在体积为1L的恒容密闭刚性容器中加入足量活性炭,并充入1mol H2O(g)发生上述反应,反应时间与容器内气体总压强的数据如表:

时间/min

0

10

20

30

40

总压强/100kPa

1.0

1.2

1.3

1.4

1.4

 

 

平衡时,容器中气体总物质的量为________molH2O的转化率为________

该温度下反应的平衡分压常数Kp________kPa(结果保留2位有效数字)

(3)保持25℃、体积恒定的1L容器中投入足量活性炭和相关气体,发生可逆反应CH2O(g)⇌COH2并已建立平衡,在40 min时再充入一定量H250min时再次达到平衡,反应过程中各物质的浓度随时间变化如图所示:

①40min时,再充入的H2的物质的量为________mol

②4050 minH2的平均反应速率为________mol·L1·min1

(4)新型的钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物,固体Al2O3陶瓷(可传导Na)为电解质,其原理如图所示:

放电时,电极A________极,S发生________反应(填“氧化”或“还原”)。

充电时,总反应为Na2Sx=2NaSx(3<x<5)Na所在电极与直流电源________极相连,阳极的电极反应式为_________

 

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环境问题是广大群众关注的热点话题之一,化工厂排放的废水、废渣一般利用化学原理可以进行排放物达标检测与无害化处理。某皮革厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下:

已知:酸浸后的溶液中的金属离子主要是Cr3,其次是Fe3Al3Ca2Mg2

常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下:

阳离子

Fe3

Mg2

Al3

Cr3

沉淀完全时的pH

3.7

11.1

5.4

9

沉淀溶解时的pH

>8溶解

>9溶解

 

(1)如需配制480 mL酸浸环节所需的硫酸,需要用量筒量取18.4 mol·L1的浓硫酸____mL;配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外,还需哪些仪器_____

(2)经氧化环节滤液中的Cr3转化为Cr2O72-,写出此反应的离子方程式:________

(3)pH=8环节,既可以将溶液中某些杂质离子转化为沉淀,同时又可以将Cr2O72-转化为某种含铬元素微粒,溶液颜色由橙色变为黄色,请解释该颜色变化的原因_______

(4)钠离子交换树脂的反应原理为MnnNaR⇌MRnnNa,则利用钠离子交换树脂可除去滤液中的金属阳离子有________

(5)请写出流程中用SO2进行还原时发生反应的离子方程式:______________

(6)沉淀滴定法是测定粒子浓度的方法之一,为了测定某废水中SCN的浓度,可用标准AgNO3溶液滴定待测液,已知:

银盐性质

AgCl

AgI

AgCN

Ag2CrO4

AgSCN

颜色

砖红

Ksp

1.8×1010

8.3×1017

1.2×1016

3.5×1011

1.0×1012

 

滴定时可选为滴定指示剂的是________(填编号)

A.NaCl   B.K2CrO4 C.KI   D.NaCN

如何确定该滴定过程的终点:_______________

 

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298K时,甲酸(HCOOH)和甲酸钠的混合溶液中HCOOHHCOO的浓度存在关系式c(HCOO)+c(HCOOH)=0.100mol·L−1,而含碳元素的粒子的浓度与pH的关系如图所示:

下列说法正确的是(   )

A.0.1mol·L−1HCOONa溶液中有c(HCOO)+c(HCOOH)+c(OH)=c(H+)+0.1

B.298K时,HCOOH的电离常数Ka=1.0×10−3.75

C.298K时,加蒸馏水稀释P点溶液,溶液中n(H+n(OH)保持不变

D.0.1mol·L−1HCOONa溶液和0.1mol·L−1HCOOH溶液等体积混合后混合液的pH=3.75(混合后溶液体积变化忽略不计)

 

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下列实验操作与预期实验目的或所得实验结论一致的是

选项

实验操作和现象

预期实验目的或结论

A

用洁净的铂丝蘸取某食盐试样,在酒精灯火焰上灼烧,火焰显黄色

说明该食盐试样不含KIO3

B

SiO2能与氢氟酸及碱反应

SiO2是两性氧化物

C

向两支盛有KI3的溶液的试管中,分别滴加淀粉溶液和AgNO3溶液,前者溶液变蓝,后者有黄色沉淀

KI3溶液中存在平衡:I2I

D

室温下向CuCl2和少量FeCl3的混合溶液中,加入铜屑,充分搅拌,过滤,得蓝绿色溶液

除去杂质FeCl3得纯净CuCl2溶液

 

 

A.A B.B C.C D.D

 

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