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)LiCoO2、LiFePO4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____________(用n代表P原子数)。
(4)①Li2O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_____。
②Li2O具有反萤石结构,晶胞如图所示,已知其晶胞参数为0.4665nm,NA为阿伏加德罗常数的值,则Li2O的密度为___________g·cm-3(列出计算式)。
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Ka=1.8×10-4。某化学兴趣小组进行以下实验。
Ⅰ.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)。
Ⅱ.对一氧化碳的化学性质进行探究
资料:ⅰ.常温下,CO与PdCl2溶液反应,有金属Pd和CO2生成,可用于检验CO;
ⅱ.一定条件下,CO能与NaOH固体发生反应:CO+NaOHHCOONa
利用下列装置进行实验,验证CO具有上述两个性质。
(3)打开k2,F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CO与NaOH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CO与NaOH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-1的HCOONa溶液中加入100mL0.2mol.L-1的HCl溶液,则混合后溶液中所有离子浓度由大到小排序为_________。
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)、H2、CO的燃烧热分别为393.5kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1、283kJ·mol-1,又知H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44kJ·mol-1,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 |
①平衡时,容器中气体总物质的量为________mol,H2O的转化率为________。
②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C+H2O(g)⇌CO+H2并已建立平衡,在40 min时再充入一定量H2,50min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。
②40~50 min内H2的平均反应速率为________mol·L-1·min-1。
(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:
①放电时,电极A为________极,S发生________反应(填“氧化”或“还原”)。
②充电时,总反应为Na2Sx=2Na+Sx(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_________。
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:①酸浸后的溶液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。
②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·L-1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Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2O72-,写出此反应的离子方程式:________。
(3)调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Mn++nNaR⇌MRn+nNa+,则利用钠离子交换树脂可除去滤液Ⅱ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 | 白 | 黄 | 白 | 砖红 | 白 |
Ksp | 1.8×10-10 | 8.3×10-17 | 1.2×10-16 | 3.5×10-11 | 1.0×10-12 |
①滴定时可选为滴定指示剂的是________(填编号),
A.NaCl B.K2CrO4 C.KI D.NaCN
②如何确定该滴定过程的终点:_______________。
298K时,甲酸(HCOOH)和甲酸钠的混合溶液中HCOOH、HCOO−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)
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:I2+I- |
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