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铜元素的化合物种类很多,我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解它们...

铜元素的化合物种类很多,我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解它们。

(1)CuSO4和Cu(NO3)2是自然界中重要的铜盐。

① CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子的基态外围电子排布式为_______________

② S、O、N三种元素的第一电离能由大到小为_____________

③ CuSO4的熔点为560℃,Cu(NO3)2的熔点为115℃,CuSO4熔点更高的原因是________

(2)硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)即可得到配合物A,其结构如图所示。请回答下列问题:

① 配合物A中N原子的轨道杂化类型为__________

② 1 mol配合物A含有σ键的数目为_____________

(3)CuFeS2的晶胞如图1所示,CuFeS2的晶胞中每个Cu原子与__个S原子相连

 

3d9N>O>SCuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体,SO42-所带电荷比NO3-大,故CuSO4晶格能较大,熔点较高sp320mol4 【解析】试题分析:通过对指定物质的探究,考查考生对原子核外电子排布、外围电子排布、第一电离能、晶格能、杂化、共价键的类型和数目、晶体结构等知识的掌握程度。 解析:(1)① CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子为Cu2+,Cu为29号元素,其基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,转变成Cu2+时,首先失去最外层能量最高的4s电子,然后失去能量稍低的3d电子,所以Cu2+基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,基态外围电子排布式为3d9。答案:3d9。 ② S和O位于同一主族,S在O的下方,所以O的第一电离能更大;N和O位于同一周期,N位于O的左侧,但是由于N的电子排布为1s22s22p3,2p为半充满状态,所以N的第一电离能更大。答案:N>O>S。 ③ CuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体,熔点的大小取决于晶体的晶格能,组成中,由于SO42-带有2个单位负电荷,而NO3-只有一个单位负电荷,所以CuSO4晶体晶格能更大,熔点更高。答案:CuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体,SO42-所带电荷比NO3-大,故CuSO4晶格能较大,熔点较高。 (2)①配合物A中N原子连接1个H原子和2个C原子,无孤对电子,因此其杂化方式为sp3。答案:sp3。 ②两个五元环各5个σ键,2个N原子连接的另外4个H原子共有4个σ键,环上下2个C原子各连接2个H原子共4个σ键,环连接的O原子含有1个σ键,所以σ键总数为5+5+4+4+2=20。答案:20。 (3)以图中第二层Cu原子观察,连接的S原子为4个。答案:4。 点睛:原子转变成离子时,总是先失去最外层能量最高的得子。 电离能比较中,失去处于全满或半满状态的电子时,需要的能量更多,电离能更大。 杂化方式与形成σ键和存在的孤对的总和密切相关,所以需要先算出这两个数值才能得知原子轨道杂化类型。  
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随着科技的进步,合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点

(1)氨氮是造成水体富营养化的重要因素之一,用次氯酸钠水解生成的次氯酸将水中的氨氮(用NH3表示)转化为氮气除去,其相关反应的主要热化学方程式如下:

反应①:NH3(aq)+HClO(aq)= NH2Cl(aq)+H2O(l)△H1= akJ•mol﹣1

反应②:NH2Cl(aq)+HClO(aq)= NHCl2(aq)+H2O(I)△H2= bkJ•mol﹣1

反应③:2NHCl2(aq)+H2O(l)= N2(g)+HClO(aq)+3HCl(aq)△H3= ckJ•mol﹣1

① 2NH3(aq)+3HClO(aq)= N2(g)+3H2O(I)+3HCl(aq)的△H=______

② 溶液pH对次氯酸钠去除氨氮有较大的影响(如图1所示)。在pH较低时溶液中有无色无味的气体生成,氨氮去除效率较低,其原因是_________________

③ 用电化学法也可以去除废水中氨氮.在蒸馏水中加入硫酸铵用惰性电极直接电解发现氨氮去除效率极低,但在溶液中再加入一定量的氯化钠后,去除效率可以大大提高。反应装置如图2所示,b为电极__极,电解时阴极的电极反应式为_____________

(2)“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。

① 以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4 为催化剂,可以将CO2 和CH4 直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如右图所示。250~300 ℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是__________________

② 为了提高该反应中CO2的转化率,可以采取的措施是_____________。(写一条即可)

 

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高铁酸钾(K2FeO4)具有强氧化性,可作为水处理剂和高容量电池材料。工业上生产高铁酸钾的工艺流程如下:

已知K2FeO4具有下列性质:①可溶于水,微溶于KOH溶液,难溶于异丙醇;②在0℃-5℃,强碱性溶液中比较稳定;③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解;④在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2

请完成下列填空:

(1)已知Cl2与KOH在低温下可制得KClO,请写出化学反应方程式____________

(2)在“反应液Ⅰ”中加KOH固体的目的是____________________

(3)生产K2FeO4的化学反应方程式为________________,制备K2FeO4时,须将Fe(NO3)3溶液缓慢滴加到碱性的KClO浓溶液中,并且不断搅拌,采用这种混合方式的原因是___________________

(4)请补充完整由“反应液Ⅱ”得到K2FeO4晶体的实验步骤。(可选用的试剂:NaOH溶液、KOH溶液、蒸馏水和异丙醇)

① 向反应液Ⅱ中加入饱和________,在冰水浴中静置结晶后过滤,得K2FeO4粗产品;

② 将K2FeO4粗产品溶解在___________中,再次在冰水浴中静置结晶后过滤,得到较纯净的K2FeO4

③ 将K2FeO4晶体再用少量__________洗涤,低温真空干燥,得到高铁酸钾成品。

(5)从“反应液Ⅱ”中分离出K2FeO4晶体后,可以得到的副产品有_________(写化学式)。

 

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硫的化合物在生产生活中有广泛应用。

(1)硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业。生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)-炭粉还原法,其流程示意图如下:

① 上述流程中采用稀碱液比用热水更好,理由是__________________

② 取硫化钠晶体(含少量NaOH)加入到硫酸铜溶液中,充分搅拌。若反应后测得溶液的pH=4,则此时溶液中c( S2-)=______mol·L-1。(已知:常温时CuS、Cu(OH)2的Ksp分别为8.8×10-36、2.2×10-20

(2)工业上常利用废碱渣(主要成分Na2CO3)吸收硫酸厂尾气中的SO2制备无水Na2SO3。KIO3滴定法可测定成品中Na2SO3的含量:室温下将0.1260g 成品溶于水并加入淀粉做指示剂,再用0.01000 mol·L1 KIO3酸性标准溶液滴定至终点,消耗KIO3溶液31.25mL。

① 滴定终点观察到的现象为:_____________________

② 成品中Na2SO3的质量分数是_________(请写出计算过程)。

 

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化合物H是合成植物生长调节剂赤霉酸的重要中间体,其合成路线如下:

(1)化合物E的含氧官能团为____________(填官能团的名称)。

(2)反应②的类型为__________

(3)写出一种满足下列条件的C的同分异构体的结构简式____________

I.分子含有1个苯环;              

II.能发生银镜反应和水解反应;

III.分子有4种不同化学环境的氢。

(4)化合物C被氧化生成化合物D,D的结构简式为_______________

(5)根据已有知识并结合相关信息,写出以为有机原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用,可选择适当有机溶剂,合成路线流程图示例见本题题干)___________________

 

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湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质。一种由铜镉渣生产金属镉的流程如下:

下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1mol/L计算):

氢氧化物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Cd(OH)2

开始沉淀的pH

1.5

6.5

7.2

沉淀完全的pH

3.3

9.9

9.5

 

 

(1)浸出过程中,不采用通入空气的方法进行搅拌,原因是防止将Cu氧化浸出,其离子方程式是__________________

(2)除钴过程中,锌粉会与As2O3形成微电池产生AsH3。该微电池的正极反应式为_____

(3)除铁时先加入适量KMnO4,再加入ZnO调节pH。

① 除铁过程中,理论上参加反应的物质n(KMnO4)∶n(Fe2+)=_________

② 除铁时加入ZnO控制反应液pH的范围为________________

(4)若上述流程中投入的KMnO4不足量,则待电解溶液中有Fe元素残余。请设计实验方案加以验证:_____________________

(5)净化后的溶液用惰性电极电解可获得镉单质。电解废液中可循环利用的溶质是_____

 

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