【化学—选修3: 物质结构与性质】钛、铬、铁、镍、铜等金属及其化合物在工业上有重要用途。
(1)钛铁合金是钛系储氢合金的代表,该合金具有放氢温度低、价格适中等优点。
①Ti的基态原子价电子排布式为________________。
②Fe的基态原子共有________种不同能级的电子。
(2)制备CrO2Cl2的反应为K2Cr2O7+3CCl4===2KCl+2CrO2Cl2+3COCl2↑。
①上述化学方程式中非金属元素电负性由大到小的顺序是______________(用元素符号表示)。
②COCl2分子中所有原子均满足8电子构型,COCl2分子中σ键和π键的个数比为________,中心原子的杂化方式为________。
(3)NiO、FeO的晶体结构均与氯化钠的晶体结构相同,其中Ni2+和Fe2+的离子半径分别为6.9×10-2 nm和7.8×10-2 nm。则熔点:NiO________(填“>”、“<”或“=”)FeO。
(4)Ni和La的合金是目前使用广泛的储氢材料,具有大容量、高寿命、耐低温等特点,在日本和中国已实现了产业化。
该合金的晶胞结构如图所示。
①该晶体的化学式为________________。
②已知该晶胞的摩尔质量为M g·mol-1,密度为d g·cm-3。设NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶胞的体积是________ cm3(用含M、d、NA的代数式表示)。
③该晶体的内部具有空隙,且每个晶胞的空隙中储存6个氢原子比较稳定。已知:a=511 pm,c=397 pm;标准状况下氢气的密度为8.98×10-5 g·cm-3;储氢能力=。若忽略吸氢前后晶胞的体积变化,则该储氢材料的储氢能力为_______。
【化学—选修2:化学与技术】粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为:SiO2、Al2O3、CaO等。一种利用粉煤灰制取氧化铝的工艺流程如下:
(1)粉煤灰研磨的目的是 。
(2)第1次过滤滤渣的主要成分有 和 (填化学式, 下同),第3次过滤时,滤渣的成分的是 。
(3)在104℃用硫酸浸取时,铝的浸取率与时间的关系如下图1,适宜的浸取时间为 h;铝的浸取率与“助溶剂/粉煤灰”的关系如图2所示,从浸取率角度考虑,三种助溶剂NH4F、KF及其NH4F与KF的混合物,在助溶剂/粉煤灰相同时,浸取率最高的是 (填化学式);用含氟的化合物作这种助溶剂缺点是 (举一例)。
(4)流程中循环使用的物质有 和 (填化学式)。
(5)用盐酸溶解硫酸铝晶体,能够发生的原因是 。
(6)用粉煤灰制取含铝化合物的主要意义是 。
(16分)汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为减轻大气污染,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气:
(1)2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)△H=﹣746.5KJ/mol (条件为使用催化剂)
已知:2C (s)+O2(g)⇌2CO(g)△H=﹣221.0KJ/mol
C (s)+O2(g)⇌CO2(g)△H=﹣393.5KJ/mol
则N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H= kJ•mol﹣1。
(2)T℃下,在一容积不变的密闭容器中,通入一定量的NO和CO,用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||||
C(NO)10﹣4 mol/L | 10.0 | 4.50 | C1 | 1.50 | 1.00 | 1.00 | |||||||
C(CO)10﹣3 mol/L | 3.60 | 3.05 | C2 | 2.75 | 2.70 | 2.70 | |||||||
则C2合理的数值为 (填字母标号)。
A.4.20 B.4.00 C.2.95 D.2.80
(3)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:H2O(g)+CO(g)⇌CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
|
| H2O | CO | CO | H2 |
|
i | 650 | 2 | 4 | 2.4 | 1.6 | 5 |
ii | 900 | 1 | 2 | 1.6 | 0.4 | 3 |
iii | 900 | a | b | c | d | t |
若a=2,b=1,则c= ,达平衡时实验组ii中H2O(g)和实验组iii中CO的转化率的关系为αii(H2O) αiii(CO)(填“<”、“>”或“=”)。
(4)二甲醚是清洁能源,用CO在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为:2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g),已知一定条件下,该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图1所示。
①a、b、c按从大到小的顺序排序为 。
②根据图象可以判断该反应为放热反应,理由是 。
(5)CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准,该分析仪的工作原理类似于燃料电池,其中电解质是氧化钇(Y2O3)和氧化锆(ZrO2)晶体,能传导O2﹣。
①则负极的电极反应式为 。
②以上述电池为电源,通过导线连接成图2.若X、Y为石墨,a为2L 0.1mol/L KCl溶液电解一段时间后,取25mL 上述电解后的溶液,滴加0.4mol/L醋酸得到图3曲线(不考虑能量损失和气体溶于水,溶液体积变化忽略不计).根据图二计算,上述电解过程中 消耗一氧化碳的质量为 g。
工业上利用电镀污泥 (主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属,回收流程如下:
已知部分物质沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲线如下:
(1)在浸出过程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外,主要还有__________________。
(2)在除铁操作中,需要除去Fe3+和CaSO4,请完成相关操作:
①加入石灰乳调节pH到约________,检验Fe3+已经除尽的操作是_________________;
②将浊液加热到80℃,______________________。
(3)写出还原步骤中加入NaHSO3生成Cu2O固体反应的离子方程式: ,此步骤中加入NaHSO3得到Cu2O的产率为95%,若NaHSO3过量,除了浪费试剂外,还会出现的问题是_______。
(4)当离子浓度小于或等于1×10-5mol·L-1时可认为沉淀完全,若要使Cr3+完全沉淀则要保持 c(OH-)≥______。[已知:Ksp[Cr(OH)3]=6.3×10-31,≈4.0]。
某化学兴趣小组同学展开对漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)的研究。
实验Ⅰ. 制取NaClO2晶体
已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O,高于38 ℃时析出的晶体是NaClO2,高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。现利用下图所示装置进行实验。
(1)装置③的作用是 。
(2)装置②中产生ClO2的化学方程式为 ;装置④中制备NaClO2的化学方程式为 。
(3)从装置④反应后的溶液获得NaClO2晶体的操作步骤如下:
①减压,55 ℃蒸发结晶;②趁热过滤;③ ;④低于60 ℃干燥,得到成品。
实验Ⅱ. 测定某亚氯酸钠样品的纯度
设计如下实验方案,并进行实验:
①确称取所得亚氯酸钠样品m g于烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应(已知:ClO2-+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-);将所得混合液配成250 mL待测溶液。
②移取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中,加几滴淀粉溶液,用c mol·L-1 Na2S2O3标准液滴定,至滴定终点。重复2次,测得平均值为V mL(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)。
(4)达到滴定终点时的现象为 。
(5)该样品中NaClO2的质量分数为 (用含m、c、V的代数式表示)。
(6)在滴定操作正确无误的情况下,此实验测得结果偏高,原因用离子方程式表示为 。
25℃时,0.1 mol Na2CO3与盐酸混合所得的一组体积为1 L的溶液,溶液中部分微粒与pH 的关系如下图所示。下列有关溶液中离子浓度关系叙述正确的是( )
A. W点所示的溶液中:c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(OH-)+c(Cl-)
B. pH=4的溶液中:c(H2CO3)+c(HCO32-)+c(CO32-)<0.1 mol·L-1
C. pH=8的溶液中:c(H+)+c(H2CO3)+c(HCO3-)=c(OH-)+c(Cl-)
D. pH=11的溶液中:c(Na+)>c(Cl-)>c(CO32-)>c(HCO32- )>c(H2CO3)