金属钛(Ti)被誉为21世纪金属,其单质和化合物具有广泛的应用价值。
(1)在基态Ti原子中,核外存在_____对自旋相反的电子,核外电子占据最高能层的符号是___,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为____。
(2)TiCl3 可用作烯烃定向聚合的催化剂,例如丙烯用三乙基铝和三氯化钛做催化剂时,可以发生下列聚合反应:nCH3CH=CH2 ,该反应中涉及的物质中碳原子的杂化轨道类型有_______;反应中涉及的元素中电负性最大的是______。 三乙基铝是一种易燃物质,在氧气中三乙基铝完全燃烧所得产物中分子的立体构型是直线形的是__________。
(3)[TiO(H2O2)2]2+配离子呈黄色。提供中心原子孤电子对的成键原子是_____(填元素符号);配体之一H2O2分子中氧原子的价层电子对互斥模型是___。
(4)科学家通过X射线探明一种氮化钛的晶体与NaCl的晶体结构相似。氮化钛熔点(2950℃)比氯化钠的高,主要原因是________________。
(5)有一种氮化钛晶体的晶胞如图所示,该晶体中Ti原子周围与Ti原子距离最近且相等的N原子的个数为_____。已知晶体的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数为NA,则晶胞边长为____cm(用含ρ、NA的式子表示)。
氮、磷及其化合物在生产、生活中有重要的用途。回答下列问题:
Ⅰ.(1)氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。
下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。
反应 | 大气固氮 N2(g)+O2(g)2NO(g) | 工业固氮 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) | |||
温度/℃ | 27 | 2000 | 25 | 400 | 450 |
K | 3.8×10-31 | 0.1 | 5×108 | 0.507 | 0.152 |
①分析数据可知:大气固氮反应属于_____(填“吸热”或“放热”)反应。
②分析数据可知;人类不适合大规模模拟大气固氮的原因_____。
(2)NaNO2是一种食品添加剂(有毒性,市场上常误与食盐混淆)。可用酸性KMnO4溶液检验,完成其反应的离子方程式。MnO+NO+_____=Mn2++NO+H2O。
(3)工业生产以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2],反应的化学方程式为: 2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l) △H<0。T1℃时,在2 L的密闭容器中充入NH3和CO2模拟工业生产,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比)= x,如图是CO2平衡转化率(α)与氨碳比(x)的关系。
其它条件不变时,α随着x增大而增大的原因是____;图中的B点处NH3的平衡转化率为____。
II.(4)红磷P(s)和Cl2 (g)发生反应生成PCl3(g)和 PCl5(g),反应过程如下。
2P(s) + 3Cl2(g)=2PCl3(g) △H1=-612 kJ· mol-1
2P(s) + 5Cl2(g)=2PCl5(g) △H2=-798 kJ· mol-1
气态PCl5生成气态PCl3和Cl2的热化学方程式为________。
(5)直链聚磷酸是由n个磷酸分子通过分子间脱水形成的,常用于制取阻燃剂聚磷酸铵。直链低聚磷酸铵的化学式可表示为(NH4)(n+2)PnOx,x=___(用n表示)。
(6)一定温度下,向浓度均为0.20 mol·L-1的MgCl2和CaCl2混合溶液中逐滴加入Na3PO4,先生成__沉淀(填化学式);当测得溶液中钙离子沉淀完全(浓度小于10-5 mol·L-1)时,溶液中的另一种金属阳离子的物质的量浓度c = ______mol·L-1。(已知:Ksp[Mg3(PO4)2] =6.0×10-29,Ksp[Ca3(PO4)2]=6.0×10-26。)
硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。工业上由氧化锌矿(主要成分为ZnO,另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)生产ZnSO4•7H2O的一种流程如图:
(1)步骤Ⅰ的操作是_____,滤渣X的成分是_____ 。
(2)步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时,需不断通入高温水蒸气的目的是__。
(3)步骤Ⅱ中,在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾,生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀,该反应的离子方程式为____。
(4)步骤Ⅲ中,加入锌粉的作用是__。
(5)已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表:
温度/℃ | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
溶解度/g | 41.8 | 54.1 | 70.4 | 74.8 | 67.2 | 60.5 |
从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为__、冷却结晶、过滤。烘干操作需在减压低温条件下进行,原因是_____。
(6)取28.70 g ZnSO4•7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量变化如图所示。分析数据,680℃时所得固体的化学式为__。
a ZnO b Zn3O(SO4)2 c ZnSO4 d ZnSO4•H2O
POCl3常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料,实验室制备POCl3并测定产品含量的实验过程如下:
I.实验室制备POCl3。
采用氧气氧化液态PCl3法制取POCl3,实验装置(加热及夹持仪器略)如图:
资料:① Ag+ + SCN- =AgSCN↓,Ksp(AgCl) >Ksp(AgSCN);
②PCl3和POCl3的相关信息如下表:
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 相对分子质量 | 其他 |
PCl3 | -112.0 | 76.0 | 137.5 | 两者互溶,均为无色液体,遇水均剧烈反应生成含氧酸和氯化氢 |
POCl3 | 2.0 | 106.0 | 153.5 |
(1)PCl3分子中各原子均满足8电子稳定结构,则PCl3的电子式为____。
(2)B中所盛的试剂是____,干燥管的作用是________。
(3)POCl3遇水反应的化学方程式为_____________。
(4)反应温度要控制在60~65℃,原因是:__________。
II.工业上可用氯化水解法生产三氯氧磷,工艺流程如下:
(5)氯化水解法生产三氯氧磷的化学方程式为____。
(6)通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中Cl元素含量,实验步骤如下:
a、准确称取30.7 g POCl3产品,置于盛有60.00 mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水解,将水解液配成100.00mL溶液。
b、取10. 00 mL溶液于锥形瓶中,加入10.00 mL 3.2 mol·L-1 AgNO3标准溶液。
c、加入少许硝基苯用力摇动,使沉淀表面被有机物覆盖。
d、以X为指示剂,用0.2 mol·L-1 NH4SCN溶液滴定过量的AgNO3溶液,达到滴定终点时共用去l0.00 mL NH4SCN溶液。
①步骤c中加入硝基苯的作用是____。
②步骤d中X为______。
A FeCl2 B NH4Fe(SO4)2 C 淀粉 D 甲基橙
③三氯氧磷产品中Cl元素的质量百分含量为____。
在25℃时,将1.0 L w mol·L-1 CH3COOH 溶液与0.1 mol NaOH固体混合,充分反应。向混合液中加入CH3COOH或CH3COONa固体(忽略体积和温度变化),溶液pH随加入CH3COOH或CH3COONa固体的物质的量的变化关系如图所示。下列叙述正确的是
A.b点混合液中c(H+)≥ c(OH-) + c(CH3COO-)
B.加入CH3COOH过程中,增大
C.25℃时,CH3COOH的电离平衡常数 Ka= mol·L-1
D.a、b、c对应的混合液中,水的电离程度由大到小的顺序是c>a>b
甲、乙、丙、丁分别为A、B、C、D 四种短周期元素的最高价氧化物对应的水化物,已知0.1mol·L-1甲、丙、丁溶液的pH 与A、C、D 的原子序数关系如图所示(lg2=0.3),且常温下甲、丙、丁均可与乙反应。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径: D>C>B>A
B.A、C形成的化合物水溶液呈碱性
C.C、D形成的氢化物稳定性:C>D
D.A、B 分别与D 形成的化合物均为离子化合物