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钙钛矿(主要成分是CaTiO3)太阳能薄膜电池制备工艺简单、成本低、效率高,引起...

钙钛矿(主要成分是CaTiO3)太阳能薄膜电池制备工艺简单、成本低、效率高,引起了科研工作者的广泛关注,科学家认为钙钛矿太阳能电池将取代硅基太阳能电池的统治地位。

(1)基态钛原子的电子排布式为______,若钙原子核外有7种能量状态的电子,则钙原子处于____(激发)态,氧元素所在周期第一电离能由小到大的前三种元素依次是_______

(2)硅能形成一系列硅氢化合物,如硅烷系列:SiH4Si2H6;硅烯系列:Si2H4Si3H6等,其中硅烷广泛应用于微电子、制造太阳能电池。

①上述分子中硅原子存在sp2杂化的是____,属于正四面体的是_____

②硅烷链长度远小于烷烃,最可能的原因是______,硅烷同系物熔、沸点的变化规律可能是________.

(3) CaTiO3的晶胞为立方晶胞,结构如下图所示:

则与A距离最近且相等的X___个,M的坐标是_____;若晶胞参数是r pm, NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度是_____g/cm3

 

[Ar]3d24s2 激发 LiC,Si-Si长度大于C-C,键能较小,键的稳定性较差,不利于形成长链 随着相对分子质量的增大而升高 12 (,,) 【解析】 (1)钛是22号元素。从左到右,第一电离能增大; (2)硅原子最外层有4个电子,乙硅烯、丙硅烯分子中,均有硅原子形成了3个σ键; (3)观察晶胞图知,顶点A紧邻等距离最近的X位于晶胞的三个平面,即横平面、正平面和侧平面,将每个平面扩展,则每个平面中距离A最近的X均有4个,故共有3×4=12个。 (1)钛是22号元素,电子排布式为[Ar]3d24s2。基态钙原子的20个电子分占6个不同的能级,即电子有6种能量状态,现在有7种能量状态,说明它处于激发态。从左到右,第一电离能增大,Be (2s2) s能级全充满是稳定状态,故由小到大的前三种元素是LiC,Si-Si长度大于C-C,键能较小,键的稳定性较差,不利于形成长链。硅烷同系物组成、结构相似,随着分子中硅原子数目的增加,熔、沸点升高。 (3)观察晶胞图知,顶点A紧邻等距离最近的X位于晶胞的三个平面,即横平面、正平面和侧平面,将每个平面扩展,则每个平面中距离A最近的X均有4个,故共有3×4=12个。M位于体心,故其坐标为(,,)。根据均摊原理知,X是氧,一个晶胞中含有一个“CaTiO3”,晶胞的体积是1×10-30r3cm3,由此可求出其密度为g/cm3。  
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TiCl4是制备钛及其化合物的重要中间体,可利用下列装置在实验室制备TiCl4(夹持装置略去) TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO

已知:①PdCl2溶液捕获CO时生成Pd单质;②相关数据如下表:

化合物

熔点/

沸点/

密度/g▪cm-3

溶解性

TiCl4

-25

136

1.5

能溶于有机溶剂:遇水分解生成难溶于水的物质

CCl4

-23

76.8

1.6

难溶于水

 

 

 

 

回答下列问题:

(1)装置A中连通管的作用是______;装置E中使用冰盐水浴的目的是_____________________

(2)按照气流由左到右的方向,上述装置合理的连接顺序为____________________ (填仪器接口字母);根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:_____________ 装入药品;向装置A烧瓶中滴加适量浓盐酸,当观察到_________时,加热装置D中陶瓷管;装置E烧瓶中的液体量不再增加时,停止加热,充分冷却。

(3)装置C的作用为___________________

(4)装置F中发生反应的化学方程式为________________________

(5)制得的TiCl4中常含有少量CCl4 从混合液体中分离出TiCl4的操作名称为_______________

(6)利用如图所示装置测定产品纯度:称取w g TiCl4产品进行实验,向安全漏斗中加入适量蒸馏水,待四氯化钛充分反应后,将烧瓶和安全漏斗中的液体一并转入锥形瓶中,用氢氧化钠溶液调节至中性,滴加几滴0.1 mol·L-1K2CrO4溶液作指示剂,用cmol· L-1 AgNO3标准溶液滴定至终点( Ag2CrO4为红棕色沉淀,可指示滴定终点),重复滴定两次,平均消耗标准溶液V mL

已知:TiCl4 +(2+x)H2O=TiO2·xH2O↓+4HCl

①安全漏斗在本实验中的作用除加水外,还有___________

②根据上述数据计算该产品的纯度为__________(用含wcV的代数式表示)

 

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连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,可用作食品保鲜剂(不直接加入食品中,安全、卫生),还可用于纸浆、肥皂等的漂白剂。Na2S2O4易溶于水,难溶于乙醇。在碱性介质中较稳定,在空气中易被氧化。回答下列问题:

(1)Na2S2O4用于保鲜剂时能去除O2,先生成Na2SO3并缓慢释放SO2,该反应的化学方程式为________

(2)锌粉法制备Na2S2O4的工艺流程如图所示:

①实验室可用浓硫酸和亚硫酸钠反应制取SO2,并希望能控制反应速度,图中可选用的发生装置是________(填字母)。

②工业上常将锌块进行预处理得到锌粉—水悬浊液,其目的是_______。步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式为___

③在步骤.中得到的Na2S2O4固体要用乙醇洗涤,其优点是_______

(3)目前,我国普遍采用甲酸钠法生产连二亚硫酸钠,其原理是先将HCOONa和烧碱加人乙 醇水溶液液中,然后通入SO2发生反应,有CO2气体放出,总反应的化学方程式是___________

(4)连二亚硫酸钠的分析检测。铁氰化钾法:铁氰化钾K3[Fe(CN)6]是一种比较弱的氧化剂,其具有强氧化剂所没有的选择性氧化性,能将S2O42-氧化为SO32-[Fe(CN)6]3-还原为[Fe(CN)6]4-。取50.00mLNa2S2O4样品溶液,用0.02mol•L-1K3[Fe(CN)6]标准液滴定至终点,消耗10.00mL。该样品中Na2S2O4的含量为_______g•L-1(SO2)

 

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碘化钠在医疗及食品方面有重要的作用。实验室用NaOH、单质碘和水合肼(N2H·H2O)为原料制备碘化钠。已知:水合肼具有还原性。回答下列问题:

(1)水合肼的制备有关反应原理为:CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOHN2H4·H2O+NaCl+Na2CO3

①制取次氯酸钠和氧氧化钠混合液的连接顺序为__________(按气流方向,用小写字母表示)

若该实验温度控制不当,反应后测得三颈瓶内ClO-ClO3-的物质的量之比为51,则氯气与氢氧化钠反应时,被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为________

②制备水合肼时,应将___________滴到 __________ 中(填“NaClO溶液尿素溶液),且滴加速度不能过快。

(2)碘化钠的制备采用水合肼还原法制取碘化钠固体,其制备流程如图所示:

还原过程中,主要消耗反应过程中生成的副产物IO3-,该过程的离子方程式为______________________________________。工业上也可以用硫化钠或铁屑还原碘酸钠制备碘化钠,但水合肼还原法制得的产品纯度更高,其原因是_________________________________

(3)测定产品中NaI含量的实验步骤如下:

a.称取1000g样品并溶解,在500mL容量瓶中定容;

b.量取2500mL待测液于锥形瓶中,然后加入足量的FeCl3溶液,充分反应后,再加入M溶液作指示剂:

c.用02100mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点(反应方程式为;2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),重复实验多次,测得消耗标准溶液的体积为1500mL

M____________(写名称)

②该样品中NaI的质量分数为_______________

 

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某化学兴趣小组欲制备摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]并探究其分解产物。查到如下信息:

摩尔盐可由FeSO4溶液与(NH4)2SO4溶液混合制备;该物质能溶于水、不溶于乙醇,在空气中能逐渐被氧化;100℃开始分解,且分解产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等。

I.制备摩尔盐

(1)向新制的FeSO4溶液中加入(NH4)2SO4固体,加热,实验过程中最好采用___________加热方式。

(2)蒸发浓缩、冷却结晶使摩尔盐结晶析出,晶体过滤后用_____________洗涤。

(3)该小组用滴定法测产品纯度。现称取a g该产品于锥形瓶中,加蒸馏水溶解,用0.1000mol/L酸性KMnO4溶液滴定,到达滴定终点时,消耗KMnO4溶液20.00 mL,则该产品的纯度为____________

II.探究摩尔盐受热分解的产物

(4)验证分解产物中含有氨气和水蒸气,并探究残留固体成分。

所选用装置的正确连接顺序为___________(可选部分仪器,填装置的字母序号)

A中固体完全分解后变为红棕色粉末,设计实验证明A中残留固体仅为Fe2O3,而不含FeOFe3O4______________________

(5)探究分解产物中的硫氧化物,按ADBF的顺序连接装置,进行实验。

①D装置中试剂的作用是____________________________________________

实验过程中,仅B中有沉淀生成,其他实验证明摩尔盐受热分解除上述产物外,还有N2生成。写出摩尔盐受热分解的化学方程式__________________________________________

 

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过氧化钙可用于治理赤潮、应急供氧等。已知:过氧化钙,为白色或淡黄色结晶粉末,难溶于水,不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,常温下干燥品很稳定,能溶于稀酸生成过氧化氢。某小组同学探究过氧化钙的制法和性质:

(1)甲、乙两位同学设计的过氧化钙实验室制法如下,其中产率较低的是______(AB)

方法A   Ca (OH)2 (s) + H2O2 CaO2 (s) + 2H2O  

方法B   CaCl2 (s) + H2O2 CaO2 (s) + 2HCl

方法A所得产品中纯度不高,所含杂质主要是 ___________(填化学式)

如果不加入稳定剂,则两种方法都需在5℃以下进行实验,原因可能是______________

(2)丙同学认为CO2SO2与过氧化钙的反应原理相同,丁同学认为SO2具有较强的还原性,而CO2没有,故而反应原理不相同。他们设计了如下实验装置,通过测量装置E中所得气体体积判断反应情况:

①试剂B的作用是____________________

②若实验中SO2足量,且与过氧化钙充分反应,取反应后的固体进行探究,以验证过氧化钙与SO2反应的生成物。若SO2未被氧化,则反应的化学方程式为:______________________________

③装置E中收集到的氧气体积为V L(已换算成标准状况下),若SO2完全被氧化,则V =______

(3)某工厂利用电石渣(主要成分为氢氧化钙)生产过氧化钙的生产流程如下:

用上述方法制备过氧化钙(CaO2·8H2O)搅拌步骤的化学方程式是______________

②某小组釆用单变量法确定温度、H2O2浓度对产率的影响,结果如下,则实际生产应选择的适宜条件为__________

H2O2 %

30%

25%

20%

15%

10%

5%

产率

60.40

62.42

64.54

63.20

63.10

62.40

温度()

50

40

30

20

10

0

产率

43.24

52.80

64.54

63.80

60.45

52.40

 

 

 

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