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近年来,在西藏自治区的铜金多金属成矿带多次发现罕见的金属互化物。金属互化物是合金...

近年来,在西藏自治区的铜金多金属成矿带多次发现罕见的金属互化物。金属互化物是合金中的一种,可表示为如Cu-Ni-Zn CaCux等形式。

(1)某种金属互化物具有自范性,原子在微观空间里呈现周期性的有序排列,该金属互化物属于____________(晶体非晶体”)

(2)铜在元素周期表中的位置是____________,基态Cu原子核外有__________种能量不同的电子。

(3)Ni2+能与许多配体形成配合物,如[Ni(CN)4]2、二丁二酮肟合镍()等。

①写出一种与CN-互为等电子体的分子:_______________(用化学式表示)

②二丁二酮肟合镍()的结构如图1所示,Ni的配位数为____________,配位原子为____________,其中C原子的杂化方式为_____________

(4)甲烷、氨气和水分子中的CNO原子均采用sp3杂化,VSEPR模型均为正四面体构型,比较三种分子的键角由大到小的顺序为_________,其原因是__________

(5)CaCux可看作由如图2所示(a)(b)两种原子层交替堆积排列而成,图(c)表示CaCux晶胞结构图。合金CaCuxx=____________。已知同一层中CaCa原子间的距离均为294pm,根据图示求同层的CaCa原子间的距离为____________pm(=1.73,结果保留整数)

 

晶体 第四周期IB族 7 CO(或N2) 2 N sp2、sp3 CH4>NH3>H2O CH4、NH3、H2O分子中分别含0、1、2对孤对电子,孤电子对与成键电子对间的排斥力大于成键电子对与成键电子对间的排斥力,孤电子对数越多,斥力越大,键角越小 5 509 【解析】 (1)晶体具有自范性,而非晶体无自范性,因晶体中的原子在微观空间里呈现周期性的有序排列,故该金属互化物属于晶体。 (2)铜位于元素周期表第四周期IB族,铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,不同能级上电子能量不同,Cu共有7个能级,故基态Cu原子核外有7种能量不同的电子。 (3)①与CN-互为等电子体的分子有CO、N2。②由题图可知,N原子与O原子之间形成了2个配位键,根据成键原理可知N原子与Ni原子之间形成2个配位键(如图),则Ni的配位数为2,因N原子有一对孤电子,则N原子为配位原子;其中-CH3中碳原子的价层电子对数为4,杂化方式为sp3,另一种碳原子的价层电子对数为2+1=3,杂化方式为sp2,故碳原子的杂化方式为sp2、sp3。 (4)甲烷、氨气和水分子中的C、N、O原子均采用sp3杂化,VSEPR模型均为正四面体构型,其差异为中心原子形成的成键电子对数与孤电子对数。电子对之间的排斥力大小关系为孤电子对与孤电子对>孤电子对与成键电子对>成键电子对与成键电子对。CH4分子中均为成键电子对,NH3分子中含3对成键电子和1对孤对电子,H2O分子中含2对成键电子和2对孤对电子,孤电子对数越多,斥力越大,键角越小,故CH4、NH3、H2O三种分子的键角由大到小的顺序为CH4>NH3>H2O。 (5)由题图(c)可知,该晶胞中Ca原子数目为1/6×12+1/2×2=3,Cu原子数目为1/2×18+6=15,则Ca、Cu原子个数比为3︰15=1︰5,合金CaCux中x=5。设同层Ca、Ca原子间的距离为dpm,结合几何关系分析(如图),可列出关系式:1/2d=/2×294,解得d≈509,故同层Ca、Ca间的距离为509 pm。  
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甲醇是一种可再生能源,具有广阔的开发和应用前景,可用Pt/Al2O3Pd/C Rh/SiO2等作催化剂,采用如下反应来合成甲醇:2H2 (g)+CO(g)CH3OH(g)

(1)下表所列数据是各化学键的键能,该反应的ΔH=_______(用含字母的代数式表示)

(2)某科研小组用Pd/C作催化剂,在450℃时,研究了n(H):n(CO)分别为2:13:1CO转化率的变化情况(如图),则图中表示n(H2)n(CO)=3:1的变化曲线为______(曲线a"曲线b”)

(3)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在2L的恒容密闭容器内充入1 mol CO2molH2,加入合适催化剂后在某温度下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:

反应时间/min

0

5

10

15

20

25

压强/MPa

12.6

10.8

9.5

8.7

8.4

8.4

 

 

则从反应开始到20min时,CO的平均反应速率为________,该温度下的平衡常数K_______.

(4)COH2加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0。平衡时CO的体积分数(%)与温度和压强的关系如下图所示(虚线框表示没有测定该条件下的数据)

T1T2T3由大到小的关系是_________,判断理由是____________

(5)美国的两家公司合作开发了多孔硅甲醇直接燃料电池,其工作原理如图

①石墨2__________ (“)极。

②石墨1极发生的电极反应式为________

 

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硫酸铜是一种常见的化工产品,它在纺织、印染、医药、化工、电镀以及木材和纸张的防腐等方面有极其广泛的用途。实验室制备硫酸铜的步骤如下:

在仪器a中先加入20 g铜片、60 mL水,再缓缓加入 17 mL浓硫酸;在仪器b中加入39 mL浓硝酸;在仪器c 加入20%的石灰乳150 mL

②从仪器b中放出约5 mL浓硝酸,开动搅拌器,然后采用滴加的方式逐渐将浓硝酸加到仪器a中,搅拌器间歇开动。当最后一滴浓硝酸加完以后,完全开动搅拌器,等反应基本停止下来时,开始用电炉加热直至仪器a中的红棕色气体完全消失,立即将导气管从仪器c中取出,再停止加热。

③将仪器a中的液体倒出,取出未反应完的铜片,溶液冷却至室温,析出蓝色晶体。

试回答下列问题:

(1)仪器b的名称为_______;将仪器b中液体滴入仪器a中的具体操作是_____________

(2)写出仪器a中反应的化学方程式:________________

(3)步骤②中将导气管先从仪器c中取出再停止加热的目的是____________________

(4)为提高尾气吸收,防止空气污染,下列装置___________(填字母)适合吸收逸出的气体(反应中产生的气体因来不及被石灰乳吸收而逸出)

(5)根据表中五水硫酸铜和硝酸铜在不同温度下的溶解度,分析步骤③中溶液冷却至室温析出蓝色晶体的主要原因:_________。除去硫酸铜晶体中的少量硝酸铜可采用____________方法,检验硝酸铜是否被除净的方法:_____________

(6)本实验采用硝酸氧化法制取硫酸铜,工业上也常采用将铜在450 ℃左右焙烧,再与一定浓度的硫酸反应制取硫酸铜的方法。采用硝酸氧化法的优点在于__________________

(7)用滴定法测定蓝色晶体中Cu2+的含量。取a g试样配成 100 mL 溶液,每次取 20. 00 mL,用 c mol • L-1 EDTA (H2Y2)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液bmL 滴定反应为Cu2++ H2Y2→CuY2+2H+。计算蓝色晶体中Cu2+质量分数w____________

 

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锆石(ZrSiO4)酷似钻石且价格低廉,是钻石很好的代用品。天然锆石的主要成分是ZrSiO4,另外还常含有FeAlCu的氧化物杂质。工业上以天然锆石为原料制备ZrO2的工艺流程如下:

已知:i.氯化过程中除CO外,其他元素均转化为其最高价氯化物;

Zr在化合物中通常显+4价;ZrC14易溶于水,400 时升华;

配合生成的Fe(SCN)3难溶于MIBKZr(SCN)4在水中的溶解度小于在MIBK中的溶解度。

(1)将锆石粉碎的目的是_______________________________

(2)“氯化过程中,ZrSiO4发生反应的化学方程式为_______________,由下图可知,氯化过程选择的最佳反应条件是_________ ;若氯化温度过高会导致ZrC14产率降低,原因是________

(3)常用的铜抑制剂为NaCN,它可与重金属离子生成沉淀,如Cu(CN)2,其Ksp4.0×1010。已知盐酸溶解后的溶液中Cu2+的浓度为1mol·L1,若溶液中Cu2+的浓度小于等于1.0×106mol·L1时可视为沉淀完全,则Cu2+沉淀完全时溶液中CN的浓度为________mol•L1

(4)由于NaCN有剧毒,所以需要对废液中的NaCN进行处理,通常选用漂白液(有效成分是NaClO)在碱性条件下将其氧化,其产物之一是空气中的主要成分,则上述反应的离子方程式为___________

(5)流程中萃取反萃取可以分离铁、富集锆,简述萃取的原理:________________

 

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室温下,向100mL饱和的H2S溶液中通入SO2气体(气体体积换算成标准状况),发生反应:2H2S+SO2=3S↓+2H2O,测得溶液pH与通入SO2的关系如图所示。下列有关说法正确的是

A.整个过程中,水的电离程度逐渐增大

B.该温度下H2SKa1数量级为10-7

C.曲线y代表继续通入SO2气体后溶液pH的变化

D.a点之后,随SO2气体的通入,的值始终减小

 

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我国成功研发一种新型铝-石墨双离子电池,这种新型电池采用石墨、铝锂合金作为电极材料,以常规锂盐和碳酸酯溶剂为电解液。电池总反应为Cx(PF6) +LiAlxC + PF6-+Li+ +Al。该电池放电时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(     )

A.放电时,B极的电极反应为LiAleLi+ +Al

B.Li2SO4溶液可作该电池的电解质溶液

C.充电时A极的电极反应式为xC + PF6-eCx(PF6)

D.该电池放电时,若电路中通过0.01 mol电子,B电极减重0.07 g

 

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