X、Y、Z、W、R五种短周期非金属元素原子序数依次增大,X、Y、Z、W为同周期元素且未成对电子数之比为1:2:3:2,R和Z同主族。请回答下列问题:
(1)Z的基态原子的价层电子排布图为___。
(2)Z、W、R三种元素的电负性由大到小的顺序为___(用元素符号表示)。
(3)W的常见氢化物氧键的键能小于HF氢键的键能,但W的常见氢化物常温下为液态而HF常温下为气态的原因是___。
(4)某种分子式为Y4Z4W8的物质(该物质中同种原子的化学环境完全相同,不含碳碳双键)是一种威力极强的炸药,则可推知其结构简式为___。
(5)XR是一种耐磨材料,可由X的三溴化物和R的三溴化物于高温下在氢气的氛围中合成。
①X的三溴化物分子中X原子的杂化方式为___,R的三溴化物分子的空间构型的名称为___。
②合成XR的化学方程式为___。
(6)Y与W形成的某种常见化合物的晶胞如图,该晶体中分子的配位数为___,若晶胞的棱长为anm,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度为___g/cm3。
H2S是一种剧毒气体,工业生产中可以通过多种手段对其进行回收或再利用。
Ⅰ.900℃时可以用克劳斯法回收H2S气体,该过程中涉及的部分反应如下:
①2H2S(g)+O2(g)S2(g)+2H2O(g) △H=-316.8kJ•mol-1
②2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) △H=-1040.2kJ•mol-1
(1)4H2S(g)+2SO2(g)3S2(g)+4H2O(g)的△H=___
(2)若在900℃以上绝热、恒容的密闭容器中,投入一定量的H2S、O2发生反应①,下列说法能说明反应达到平衡状态的是___
a.混合气体密度不随时间变化而变化
b.v正(O2)=2v逆(H2O)
c.体系压强不随时间变化而变化
d.反应体系温度不变
e.混合气体平均相对分子质量不变
f.单位时间内生成nmolS2,同时生成2nmolH2S
Ⅱ.工业上还可以通过硫化氢分解对其进行处理、利用:2H2S(g)S2(g)+2H2(g),在2.0L恒容密闭容器中充入0.1molH2S,不同温度下测得H2S的转化率与时间的关系如图1所示:
(3)950℃时,0~1.25s生成S2(g)的平均反应速率为___
(4)该反应的△H___0(填“>”“<”或“=”),1050℃达到平衡时H2S的转化率为35%,则该温度下,平衡常数K=___(保留一位有效数字),该温度下Q点时反应___(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)
Ⅲ.对H2S废气进行利用的另一种途径是将其设计成质子膜—H2S燃料电池,反应原理为2H2S(g)+O2(g)═S2(s)+2H2O(l)。电池结构示意图如图2:
(5)电极a上发生的电极反应式为___。
(6)设NA为阿伏伽德罗常数的值,当电路中通过3mol电子时,通过质子膜进入___(填“正极区”或“负极区”)的H+数目为___。
SO2是危害最为严重的大气污染物之一,SO2的含量是衡量大气污染的一个重要指标。工业上常采用催化还原法或吸收法处理SO2。催化还原SO2不仅可以消除SO2污染,而且可得到有价值的单质S。
(1)在复合组分催化剂作用下,CH4可使SO2转化为S,同时生成CO2 和H2O。已知CH4和S的燃烧热分别为890.3kJ/mol和297.2kJ/mol,CH4和SO2反应的热化学方程式为________________。
(2)用H2还原SO2生成S的反应分两步完成,如图1所示,该过程中相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图2所示:
①分析可知X为____________(写化学式),0~t1时间段的温度为_________________,0~t1时间段用SO2 表示的化学反应速率为________________________________。
②总反应的化学方程式为_______________________________。
(3)焦炭催化还原SO2生成S2,化学方程式为:2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g),恒容容器中,lmol/LSO2与足量的焦炭反应,SO2的转化率随温度的变化如图3所示。
①该反应的ΔH_______________0 (填“>”或“<”)。
②计算a点的平衡常数为_______________________。
(4)工业上可用Na2SO3溶液吸收SO2,该反应的离子方程式为__________________________,25℃时用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2,当溶液pH=7时,溶液中各离子浓度的大小关系为__________________。已知:H2SO3的电离常数K1=1.3×10-2,K2=6.2×10-8
高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Mg2+ | Zn2+ | Ni2+ |
开始沉淀的pH | 8.1 | 6.3 | 1.5 | 3.4 | 8.9 | 6.2 | 6.9 |
沉淀完全的pH | 10.1 | 8.3 | 2.8 | 4.7 | 10.9 | 8.2 | 8.9 |
(1)“滤渣1”含有S和__________________________;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式____________________________________________________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将________________________。
(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为_______~6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是______________。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是_____________________________________________________________________。
(6)写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=时,z=___________。
短周期主族元素 X、Y、Z、Q、R 的原子序数依次增大,X 的简单阴离子与锂离子具有相同的电子层结构,Y原子最外层电子数等于内层电子数的2倍,Q 的单质与稀硫酸剧烈反应生成 X 的单质。向100mLX2R的水溶液中缓缓通入RZ2 气体,溶液pH与RZ2 体积关系如下图。下列说法正确的是( )
A.X2R 溶液的浓度为0.03mol·L-1
B.最简单气态氢化物的稳定性:Y>Z>R
C.工业上通常采用电解法冶炼Q的单质
D.RZ2 通入 BaCl2、Ba(NO3)2 溶液中,均无明显现象
微生物燃料电池在净化废水(含有Cr2O离子)的同时能获得能源或得到有价值的化学产品,图为其工作原理。下列说法正确的是( )
A.M为电源负极,有机物被还原
B.电池工作时,N极附近溶液pH减小
C.处理1molCr2O时有14molH+从交换膜左侧向右侧迁移
D.Cr2O离子浓度较大时,可能会造成还原菌失活