(化学选修-物质结构与性质)
已知前四周期六种元素A、B、C、D、E、F的原子序数之和为107,且它们的核电荷数依次增大,B原子的p轨道半充满,其氢化物沸点是同族元素中最低的,D原子得到一个电子后3p轨道全充满,A与C能形成A2C型离子化和物,其中的阴、阳离子相差一个电子层,E4+离子和氩原子的核外电子排布相同.请回答下列问题:
(1)A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序是______(填元素符号)
(2)化合物BD3的分子空间构型可描述为______,B的原子轨道杂化类型为______。
(3)已知F元素在人体内含量偏低时,会影响O2在体内的正常运输.已知F2+与KCN溶液反应得F(CN)2沉淀,当加入过量KCN溶液时沉淀溶解,生成配合物.则F的基态原子价电子排布式为______。CN-与______(一种分子)互为等电子体,则1个CN-中π键数目为______。
(4)EO2与碳酸钡在熔融状态下反应,所得晶体的晶胞结构如图所示,则该反应的化学方程式为______,
在该晶体中,E4+的氧配为数为______。若该晶胞边长为anm可计算该晶体的密度为______g/cm3(阿伏加德罗常数为NA)
铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛,研究铁及其化合物的应用意义重大.回答下列问题:
(1)已知高炉炼铁过程中会发生如下反应:
FeO(s)+ CO(g)═Fe(s)+CO2(g)△H1
Fe2O3(s)+1/3CO(g)═ 2/3Fe3O4(s)+ 1/3 CO2(g)△H2
Fe3O4(s)+ CO(g)═3Fe(s)+CO2(g)△H3
Fe2O3(s)+ CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)△H4
则△H4 的表达式为_____(用含△H1、△H2、△H3 的代数式表示)。
(2)上述反应在高炉中大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下:
温度 | 250℃ | 600℃ | 1000℃ | 2000℃ |
主要成分 | Fe2O3 | Fe3O4 | FeO | Fe |
1600℃时固体物质的主要成分为_____,该温度下若测得固体混合物中 m(Fe):m(O)=35:2, 则 FeO 被 CO 还原为 Fe 的百分率为_________(设其它固体杂质中不含 Fe、O 元素)。
(3)铁等金属可用作 CO 与氢气反应的催化剂.已知某种催化剂可用来催化反应 CO(g)+3H2(g) = CH4(g) +H2O(g)△H<0.在 T℃,106Pa 时将 l mol CO 和 3mol H2 加入体积可变的密闭容器 中.实验测得 CO 的体积分数 x(CO)如下表:
t/min |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
x(CO) |
0.25 |
0.23 |
0.214 |
0.202 |
0.193 |
0.193 |
①能判断 CO(g)+3H2(g)⇌ CH4(g)+H2O(g)达到平衡的是_____(填序号)。
a.容器内压强不再发生变化 b.混合气体的密度不再发生变化
c.v 正(CO)=3v 逆(H2) d.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
②达到平衡时 CO 的转化率为___________;在 T℃106Pa 时该反应的压强平衡常数 Kp(用平衡分 压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)的计算式为_____。
③图表示该反应 CO 的平衡转化率与温度、压强的关系.图中温度 T1、T2、T3 由高到低的顺序是_____,理由是_____________.
实验能力和创新意识是化学学科核心素养的重要内容之一。某研究性学习小组在验证反应“ Fe”的实验中检测到发现和探究过程如下:向硝酸酸化的硝酸银溶液()中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。
(1)检验产物:
①检验上层清液中所含离子的方法:取上层清液,滴加_________,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有Fe2+。
②经检验黑色固体为Ag,检验方法:取出少量黑色固体,洗涤后,加入适量稀硝酸使固体溶解,再滴加__________(填试剂),产生_________(填现象)。
(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有乙认为铁粉过量时不可能有,乙依据的原理是______。(用离子方程式表示)o
针对这两种观点继续实验:取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:
序号 | 取样时间/min | 现象 |
I | 3 | 产生大量白色沉淀;溶液呈红色 |
II | 30 | 产生白色沉淀,较3 min时量少;溶液红色较3 min时加深 |
III | 120 | 产生白色沉淀,较30min时量少;溶液红色较30min时变浅 |
(资料: -生成白色沉淀AgSCN)
(3)实验中溶液变为红色的离子方程式为_______________,产生白色沉淀说明存在___________(填离子符号)。
(4)对产生的原因做如下假设:
假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生
假设b:空气中存在发生反应产生
假设c:酸性溶液中的NO3-将Fe2+氧化为Fe3+
假设d:溶液存在Ag+将Fe2+氧化为Fe3+
下述实验可证实假设a、b,c不是产生Fe3+的主要原因,并可证实假设d成立。
①实验:向硝酸酸化的__________溶液( )中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3min 时溶液呈浅红色,30min后溶液几乎无色。
②实验II的现象说明发生了反应__________(用离子方程式表示)。
(5)实验Ⅱ中发生的反应可以用下列装置来验证。其中甲溶液是___________,分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,_______ (“前者”或“后者”)红色更深。
乳酸亚铁晶体[CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O(M=288 g/mol)是一种很好的食品铁强化剂,易溶于水,吸收效果比无机铁好,可由乳酸CH3CH(OH)COOH与FeCO3反应制得.
I.制备碳酸亚铁
(1)利用如图所示装置进行实验。装置中仪器C的名称是____________。
(2)实验开始时,首先关闭活塞2,打开活塞1、3,目的是________________________;关闭活塞1,反应一段时间后,关闭活塞_________,打开活塞___________,观察到B中溶液进入到C中,C中产生沉淀和气体。生成FeCO3的离子方程式为__________。
(3)装置D的作用是___________________。
Ⅱ.乳酸亚铁晶体的制备及纯度测定
将制得的FeCO3加入到乳酸溶液中,加入少量铁粉,在75℃下搅拌使之充分反应。然后再加入适量乳酸,从所得溶液中获得乳酸亚铁晶体。
(4)加入少量铁粉的作用是______________________________。
(5)用KMnO4滴定法测定样品中Fe2+的量进而计算纯度时,发现结果总是大于100%,其主要原因是____________________________________________。
(6)经查阅文献后,改用Ce(SO4)2标准溶液进行滴定。反应中Ce4+离子的还原产物为Ce3+。测定时,先称取5.760 g样品,溶解后进行必要处理,用容量瓶配制成250 mL溶液,每次取25.00 mL,用0.1000 mol·L-1Ce(SO4)2标准溶液滴定至终点,记录数据如下表所示:
则产品中乳酸亚铁晶体的纯度为________%(保留小数点后两位)。
探究Na2O2与水的反应,实验如图:(已知:H2O2 H+ + HO2-、HO2- H+ + O22-)下列分析不正确的是
A.①、⑤中产生的气体能使带火星的木条复燃
B.①、④中均发生了氧化还原反应和复分解反应
C.②、⑤中KMnO4与MnO2的作用不同,产生气体的量也不同
D.通过③能比较酸性:HCl>H2O2
酸在溶剂中的电离实质是酸中的H+转移给溶剂分子,如HCl+H2O=H3O++Cl-。已知H2SO4和HNO3在冰醋酸中的电离平衡常数分别为Kal(H2SO4)=6.3×10-9,Ka(HNO3)=4.2×10-10。下列说法正确的是( )
A.H2SO4在冰醋酸中的电离方程式为H2SO4+2CH3COOH=SO42-+2CH3COOH2+
B.H2SO4在冰醋酸中:=c(HSO4-)+2c(SO42-)+c(CH3COO-)
C.浓度均为0.1mol·L-1的H2SO4或HNO3的冰醋酸溶液:pH(H2SO4)>pH(HNO3)
D.向HNO3的冰醋酸溶液中加入冰醋酸,的值减小