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铁、钴、镍等单质及化合物的应用广泛。 (1)LiFePO4是锂离子电池材料,画出...

铁、钴、镍等单质及化合物的应用广泛。

(1)LiFePO4是锂离子电池材料,画出Fe2+的价层电子排布图____________,其中PO43-的立体构型是____________

(2)化合物“钴酞菁”能显著提升二次电池的充放电效率,下图是改性“氨基钴酞菁”分子的结构图。

①写出氨基钴酞菁中N 原子的杂化轨道类型____________

      ②写出一种与氨基阴离子NH2-互为等电子体的中性分子____________

③将“钴酞菁”改性为“氨基钴酞菁”后,能使其水溶性得到有效改善,请简述其原因:____________

(3)1mol[Co(NO2)6]3-中所含的σ键数目是____________K3[Co(NO2)6]中四种元素的第一电离能由大到小的顺序是____________

如图所示为NiO晶体的晶胞结构示意图:

①该晶胞中占有阴阳离子总数是____________

②己知在NiO晶体中Ni2+的半径为a pmO2-的半径为bpm,它们在晶体中是紧密接触的,则在NiO晶体中原子的空间利用率为____________。(用含字母ab的计算式表达)

 

正四面体 sp2、sp3 H2O或H2S等 引入的氨基上的H原子可与水分子形成氢键 18NA N>O>Co>K 8 ××100% 【解析】(1)铁的原子序数是26,则Fe2+的价层电子排布图为。其中PO43-中P的价层电子对数=4,且不存在孤对电子,所以立体构型是正四面体。(2)①氨基钴酞菁中N 原子既能形成双键,也能形成单键,则杂化轨道类型为sp2、sp3;②原子数和价电子数分别都相等的是等电子体,则氨基阴离子NH2-互为等电子体的中性分子为 H2O或H2S等;③将“钴酞菁”改性为“氨基钴酞菁”后,由于引入的氨基上的H原子可与水分子形成氢键,所以能使其水溶性得到有效改善;(3)单键都是σ键,双键中含有1个σ键,则1mol[Co(NO2)6]3-中所含的σ键数目是 18NA。非金属性越强,第一电离能越大,氮元素的2p轨道电子处于半充满状态,稳定性强,则K3[Co(NO2)6]中四种元素的第一电离能由大到小的顺序是N>O>Co>K。(4)①该晶胞中氧离子个数=8×1/8+6×1/2=4,镍离子个数=12×1/4+1=4,因此占有阴阳离子总数是8;②晶胞中共含有4个Ni2+和4个O2-,体积为: ,晶胞的边长为2a+2b,晶胞体积为(2a+2b)3,氯化钠晶体中离子的空间利用率为×100% 点睛:本题考查物质结构和性质,涉及核外电子排布、杂化方式的判断、晶胞的计算等知识点,难点是晶胞的有关分析与计算,有关晶胞的计算解题时注意均摊法,以及数学中立体几何知识的灵活应用。  
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钛化合物常见价态有+2和+4。钛白粉(TiO2,两性氧化物)用途广泛。工业上由高钛渣(主要成分为Ti3O5,还含有TiO2Fe2O3等)制取钛白粉的主要工艺过程如下:

(1)写出碱熔步骤所发生反应的化学方程式________________________

(2)实验测定EDTA加入量(EDTAFe3+的物质的量之比)对 Ti4+Fe3+溶出率的影响如图所示。由图可知,EDTA的加入量为____________时除铁效率最佳,理由是____________

(3)在实验室模拟除铁净化后的实验步骤:①向钛原料中加入稀硫酸生成偏钛酸(H2TiO3)沉淀,反应结束后过滤;②洗涤;③……;④在650℃下高温焙烧得到较纯的钛白粉固体。步骤③的实验目的是____________,需要用到的试剂有____________

(4)测定钛白粉纯度:称取试样0.200gCO2气氛下用金属铝将钛(IV)还原成钛(Ⅲ),还原后的溶液以NH4SCN为指示剂,用0.08mol/L NH4Fe(SO4)2标准液滴定,滴定终点时消耗标准液29.20mL,钛白粉的纯度为____________。(保留三位有效数字)

(5) 最新研究发现也可以用图示装置由TiO2获得金属钛。装置中阳极的电极反应方程式为____________,在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量____________(填写“增大”、“减小”或者“不变”)。

 

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燃煤烟气脱除SO2NOx对解决雾霾污染很重要,脱硫脱硝的方法很多,一种ClO2气相氧化法反应机理和速率常数(K)如下:

脱硝:①NO(g)+ ClO2(g)= NO2(g)+ ClO(g)    H1 k1=l.7×1011mL·(mol·s)-1

NO(g)+ ClO(g)= NO2(g)+Cl(g)H2 k2=8.8×1012 mL·(mol·s)-1

脱硫:③SO2(g)+ClO2(g)=SO3(g)+ClO(g)H3 k3=2.1×10-4 mL·(mol·s)-1

SO2(g)+ClO(g)=SO3(g)+ Cl(g)H    4  k4=6.9×1011 mL·(mol·s)-1

两过程中产生的Cl可与ClO2进一步反应,如:

C1(g)+ClO2(g)=2ClO(g) H5

(1)同时脱硫脱硝反应NO(g)+SO2(g)+2ClO2(g)=NO2(g)+SO3(g)+ 2ClO(g)的反应热最简表达式△H=____________

(2)己知反应③④的速率方程分別为v=k3·c (SO2) · c (ClO2)、v=k4·c (SO2) · c (ClO),试判断两反应的活化能大小,E3____________E4(填“>”“<”或“=”)。控制脱硫速度的关键步骤是____________反应(填③或④)

(3)SO2NO单独氧化及同时氧化对两气体氧化率变化如图,同时氧化对____________气体的氧化率影响明显,结合①③④反应及其速率常数分析原因____________

(4)气相中水蒸气含量提高,SO2单独氧化率会迅速提升,并生成两种常见的酸,请写出该过程化学反应方程式__________________________________

(5)“湿式吸收法”利用吸收剂与SO2发生反应从而达脱硫目的。

①下列适合作该法吸收剂的是____________(填序号)。

A.氨水 B Na2SO4溶液    C Na2CO3 溶液D NaHSO4溶液

②用石灰水也可吸收SO2,生成亚硫酸钙浊液。

计算 CaSO3(s)+H+(aq)Ca2+(aq)+HSO3-(aq)的平衡常数K=____________。25℃时,H2SO3电离常数为:K1=1.41×10-2K2=6.30×10-8 Ksp=6.76×10-3

 

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在蒸馏釜中隔绝空气煅烧绿矾(FeSO4·7H2O),将蒸气冷却可制得一种无色粘稠的液体“绿矾油”,蒸馏釜中剩余的固体为红棕色。完成下列各题:

(1)绿矾油中溶质的化学式为________________________

(2)用下图装置模拟蒸馏釜中反应并检验产物,煅烧绿矾一段时间后,发现DU型管出现无色粘稠的液体,b中品红溶液褪色。

上述装置正确的连接顺序A→_________________________(用大写字母表示)

②写出煅烧绿矾的化学方程式________________________________________

③实验过程中不宜加入过多绿矾,主要原因是__________________________________

(3)利用上述实验产物可比较某些离子的还原性。用足量稀硫酸将A中剩余的固体溶解,分別取2mL此溶液于2支试管中进行如下实验:

①第一支试管中加入少量酸性高锰酸钾溶液,振荡,高锰酸钾溶液紫色不褪去。说明固体产物中不含有____________

②第二支试管中加入少量C中溶液,振荡,无沉淀生成.

③继续向第二支试管中加入少量____________溶液,产生蓝色沉淀。

以上实验现象可证明离子的还原性____________>____________。(填离子符号)

(4)绿矾在空气中部分被氧化为硫酸铁,现取3.66g绿矾样品溶于稀盐酸,加入足量的BaCl2溶液,过滤得沉淀4.66g,向溶液中通入56mL(标准状况)氯气恰好将Fe2+完全氧化,推测晶体中n(Fe2+)∶n(Fe3+)∶n(H2O)=

 

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用0.1 mol·L-1NaOH溶液分别滴定10mL相同浓度的盐酸和醋酸(溶质用HA表示),利用电导率传感器绘制电导率曲线如图所示。下列说法不正确的是(  )

A. bpH值大于1    B. 盐酸浓度为 0.lmol·L-1

C. c点:c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-)    D. 曲线Ⅰ为盐酸,曲线Ⅱ为醋酸溶液

 

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电镀产生的工业废水含有的重金属离子(Cu2+Ni2+等)和CN形成难以除去的络合物,用电解法制备高铁酸钠(Na2FeO4)处理废水是目前比较先进的方法。已知氰化氢有毒易挥发。电解装置如图所示,下列选项正确的是(  )

A. 铁片连接电源的负极

B. 电解时,每生成lmolFeO42-,转移电子3mol

C. CN被氧化成CO2N2Cu2+Ni2+形成难溶碱而除去

D. 已知HFeO4-的氧化性比FeO42-更强,故pH<7时处理废水效率更高

 

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