铜、镓、硒、硅等元素的化合物是生产第三代太阳能电池的重要材料。请回答:
(1)基态铜原子的电子排布式为 ;已知高温下CuO→Cu2O+O2,从铜原子价层电子结构(3d和4s轨道上应填充的电子数)变化角度来看,能生成Cu2O的原因是 。
(2)硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物,则它们形成的组成最简单的氢化物中,分子构型分别为 ,若“Si—H”中共用电子对偏向氢元素,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,则硒与硅的电负性相对大小为Se Si(填“>”、“<”)。
(3)SeO2常温下白色晶体,熔点为340~350℃,315℃时升华,则SeO2固体的晶体类型为 ;若SeO2类似于SO2是V型分子,则Se原子外层轨道的杂化类型为 。
(4)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数),其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成配合物,如BF3能与NH3反应生成BF3·NH3。BF3·NH3中B原子的杂化轨道类型为 ,B与N之间形成 键。
(5)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,其晶胞结构如右图所示;则金刚砂晶体类型为 ,在SiC中,每个C原子周围最近的C原子数目为 个;若晶胞的边长为a pm,则金刚砂的密度表达式为 g/cm3。
高纯六水氯化锶晶体(SrCl2•6H2O)具有很高的经济价值,工业上用w kg难溶于水的的碳酸锶(SrCO3)为原料(含少量钡和铁的化合物等),共制备高纯六水氯化锶晶体(a kg)的过程为:
已知:Ⅰ.SrCl2•6H2O晶体在61℃时开始失去结晶水,100℃时失去全部结晶水.
Ⅱ.有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH表:
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 |
沉淀完全的pH | 3.7 | 9.7 |
(1)操作①加快反应速率的措施有__________(写一种)。操作①中盐酸能否改用硫酸,其理由是:
(2)酸性条件下,加入30% H2O2溶液,将Fe2+氧化成Fe3+,其离子方程式为__________.
(3)在步骤②﹣③的过程中,将溶液的pH值由1调节至4时,宜用的试剂为__________.
A.氨水 B.氢氧化锶粉末 C. 氢氧化钠 D.碳酸钠晶体
(4)操作③中所得滤渣的主要成分是__________ (填化学式).
(5)工业上完成操作③常用的设备有:
A分馏塔 B 离心机 C 热交换器 D 反应釜
(6)工业上用热风吹干六水氯化锶,适宜的温度是__________
A.40~50℃ B.50~60℃ C.60~70℃ D.80℃以上.
(7)已知工业流程中锶的利用率为90%根据以上数据计算工业碳酸锶的纯度:
开发利用清洁能源具有广阔的开发和应用前景,可减少污染解决雾霾问题。甲醇是一种可再生的清洁能源,一定条件下用CO和H2合成CH3OH:CO(g)+2H2 (g)CH3OH(g) ∆H =-105 kJ·mol-1。向体积为2 L的密闭容器中充入2mol CO和4mol H2,测得不同温度下容器内的压强(P:kPa)随时间(min)的变化关系如下左图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示:
(1)①Ⅱ和Ⅰ相比,改变的反应条件是 。
②反应Ⅰ在6 min时达到平衡,在此条件下从反应开始到达到平衡时v (CH3OH) = 。
③反应Ⅱ在2 min时达到平衡,平衡常数K(Ⅱ)= 。在体积和温度不变的条件下,在上述反应达到平衡Ⅱ时,再往容器中加入1 mol CO和3 mol CH3OH后v(正)_______ v (逆)。(填“>”“<”“=”),原因是________________。
④比较反应Ⅰ的温度(T1)和反应Ⅲ的温度(T3)的高低:T1 T3(填“>”“<”“=”),判断的理由是_____________________________。
(2)某研究所组装的CH3OH﹣O2燃料电池的工作原理如图1所示。
①该电池负极的电极反应式为: 。
②以此电池作电源进行电解,装置如图2所示。发现溶液逐渐变浑浊并有气泡产生,其原因是
(用相关的离子方程式表示)。
氯化铁是常见的水处理剂,工业上制备无水FeCl3的一种工艺如下:
(1)试写出吸收塔中吸收剂Q反应的离子方程式: 。
(2)六水合氯化铁在水中的溶解度如下:
温度/℃ | 0 | 10 | 20 | 30 | 50 | 80 | 100 |
溶解度(g/100gH2O) | 74.4 | 81.9 | 91.8 | 106.8 | 315.1 | 525.8 | 535.7 |
从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是:加入少量盐酸、 、 、过滤、洗涤、干燥。再由FeCl3·6H2O晶体得到无水FeCl3的操作是: 。
(3)常温下,若溶液的pH控制不当会使Fe3+沉淀,pH=4时,溶液中c(Fe3+)= mol·L-1。(常温下Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38)。
(4)氯化铁溶液称为化学试剂中的“多面手”,写出SO2通入氯化铁溶液中反应的离子方程式 。
(5)向氯化铜和氯化铁的混合溶液中加入氧化铜粉末会产生新的沉淀,写出该沉淀的化学式 。请用平衡移动的原理,结合必要的离子方程式,对此现象作出解释 。
最常见的塑化剂邻苯二甲酸二丁酯可由邻苯二甲酸酐与正丁醇在浓硫酸共热下反应制得,反应的化学方程式及装置图(部分装置省略)如图:
已知:正丁醇沸点118℃,纯邻苯二甲酸二丁酯是无色透明、具有芳香气味的油状液体,沸点340℃,酸性条件下,温度超过180℃时易发生分解。由邻苯二甲酸酐、正丁醇制备邻苯二甲酸二丁酯实验操作流程如下:
①向三颈烧瓶内加入30g(0.2mol)邻苯二甲酸酐,22g(0.3mol)正丁醇以及少量浓硫酸。
②搅拌,升温至105℃,持续搅拌反应2小时,保温至反应结束。
③冷却至室温,将反应混合物倒出.通过工艺流程中的操作X,得到粗产品。
④粗产品用无水硫酸镁处理至澄清→取清液(粗酯)→圆底烧瓶→减压蒸馏,经过处理得到产品20.85g。
请回答以下问题:
(1)步骤②中不断从分水器下部分离出产物水的目的是 .判断反应已结束的方法是 。
(2)上述实验可能生成的副产物的结构简式为 (填一种即可)
(3)操作X中,应先用5%Na2CO3溶液洗涤粗产品.纯碱溶液浓度不宜过高,更不能使用氢氧化钠;若使用氢氧化钠溶液,对产物有什么影响?(用化学方程式表示) 。
(4)操作X中,分离出产物的操作中必须使用的主要玻璃仪器有 。
(5)粗产品提纯流程中采用减压蒸馏的目的是 。
(6)本实验中,邻苯二甲酸二丁酯(式量是278)的产率为 。
W、X、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增加,且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8,它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是 ( )
A.阴离子的半径:Z>Y
B.气态氢化物稳定性:Z>Y>X
C.氧化物的水化物的酸性:Z>Y
D.元素W、X、Z各自最高和最低化合价的代数和分别为0、2、6