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H、N、Na、Al、Ti等元素在能源、材料等领域应用广泛。回答下列问题: (一)...

H、N、Na、Al、Ti等元素在能源、材料等领域应用广泛。回答下列问题:

(一)氢化铝钠( NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料,掺人少量Ti的NaAlH4在150℃时释氢,在170℃、15.2 MPa条件下又重复吸氢。NaAlH4可南AlCl3和NaH在适当条件下合成。NaAlH4的品胞结构如右图所示,为长方体。

(1)基态Ti原子的价电子排布式为 ___,L能层中电子云的形状有___ 种。

(2)AlCl3在178℃时升华,属于____晶体,其蒸气的相对分子质量约为267,蒸气分子的结构式为____(标明配位键),其中Al原子的杂化方式为_______

(3)写出与AIH4-空间构型相同的-种分子和一种离子_________(填化学式)。

(4)NaAlH4晶体中,与AlH4紧邻且等距的Na+_______个;NaAlH4晶体的密度为 _____g/cm3(用含n的代数式表示)。

(二)叠氮化钠和氢叠氮酸( HN3)已一步步进入我们的生活,如汽车安全气囊等。

(5)写出与N3-互为等电子体的一种分子_____填分子式)。

(6)氢叠氮酸(HN3)可由肼(N2H4)被HNO2氧化制得,同时生成水。下列叙述错误的是______(填标号)

A.上述生成HN3的化学方程式为:N2H4+HNO2=HN3+2H2O                     

B.NaN3的晶格能大于KN3的晶格能

C.氢叠氮酸(HN3)和水能形成分子间氢键

D.HN3和N2H4都是由极性键和非极性键构成的非极性分子。

E.HN3分子中四个原子可能在一条直线上

 

2 分子 sp3 NH4+、CH4(或SO42-、PO43-、CCl4 等其他合理答案) 8 CO2或N2O DE 【解析】;(1) Ti原子的核电荷数为22,1s22s22p63s22p63d24s2,基态Ti原子的价电子排布式为3d24s2;基态Ti原子的价电子排布式为;L能层有s 、p轨道,所以L能层中电子云的形状有2种;正确答案:;2。 (2)AlCl3在178℃时升华,沸点较小,属于分子晶体;其蒸气的相对分子质量约为267,氯化铝中铝原子最外层电子只有3个电子,形成3个共价键,每个铝原子和四个氯原子形成共价键,且其中一个共用电子对是氯原子提供形成的配位键,如图;每个铝原子和四个氯原子形成共价键,中心原子Al的价层电子对数4,杂化类型为;正确答案:分子; ;sp3 。 (3) AlH4-中Al的轨道杂化数目为4+(3+1−1×4)/2=4,AlH4-采取sp3杂化,为正四面体构型,与AIH4-空间构型相同的-种分子和一种离子NH4+、CH4(或SO42-、PO43-、CCl4 等;正确答案: NH4+、CH4(或SO42-、PO43-、CCl4 等。 (4)NaAlH4晶体中,与Na+紧邻且等距的AlH4-有8个,分别位于经过Na+ 的两个相互垂直的两个平面内,每个平面内有4个,NaAlH4晶体的密度:晶胞中AlH4-,Na+为,即:=;正确答案:8 ; 。 (5)等电子体指的是原子数目相等,电子总数相等,因此与N3-互为等电子体的一种分子CO2或N2O;正确答案:CO2或N2O。 (6)N2H4被HNO2氧化HN3,化学方程式为:N2H4+HNO2=HN3+2H2O;A正确;由于钾离子半径大于钠离子半径,因此K+与N3-之间的作用力小于Na+与N3-之间的作用力,所以NaN3的晶格能大于KN3的晶格能,B正确;根据氢叠氮酸(HN3)的结构可知,存在孤电子对,能够与水形成氢键;C正确;HN3中存在氮氢极性键,没有非极性键,D错误;根据可知,HN3分子中四个原子不可能在一条直线上,E错误;正确选项DE。
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考点分析:
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甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,其合成反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

(1)下表列出了一些化学键断裂需要的能量数据,则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=________

化学键

H-H

C-O

CO

H-O

C-H

E(kJ·mol-1)

436

343

1076

465

413

 

工业上用天然气为原料合成甲醇,分为两阶段。

I制备合成气:CH4+H2O(g)=CO+3H2

(2)为解决合成气中H2过量CO不足问题,原料气中添加CO2,发生反应CO2+H2=CO+H2O。为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为___

Ⅱ合成甲醇

实验室进行模拟合成实验。将1 molCO和2molH2通人密闭容器中,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示:

(3)比较T1、T2、T3的大小,并说明理由____

(4)平衡常数K(b)___ K(d)、正反应速率v(a) ___v(b)(均填“大于”“小于”或“等于”)。

(5)c点时反应的压强平衡常数Kp=___ (kPa)-2(用数字表达式表示,Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

(6)a点时,保持温度不变,将密闭容器的容积压缩刮原来的,对平衡体系产生的影响是______

A. c(H2)减少               B.正反应速率加快,逆反应速率减慢

C.CH3OH的物质的量增加    D.重新平衡时减小E. CH3OH的体积分数增加

(7)科研人员设计了一种新型甲醇燃料电池,其电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-,该电池工作时的负极电极反应式为 ________

 

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电解法生产锰时会产生大量的阳极泥,其主要成分为MnO2和Pb,还含有少量其他金属化合物。下图是回收电解锰阳极泥生产MnCO3的工艺流程。

已知:Al(OH)3、Mn(OH)2、MnCO3的Ksp分别为1.0×10-33、1.9×10-13、2.2×10-11

(l)“还原酸浸”时氧化产物为CO2,发生反应的化学方程式为____

(2)“还原酸浸”实验中,锰的浸出率结果如图所示。由图可知,所采用的最佳实验条件为 ____

(3)滤液l中的阳离子组成见下表:

组成

Mn2+

Fe2+

Fe3+

Al3+

浓度/(mol·L-1)

0.85

2.4×10-3

1.0×10-2

2.0×10-3

 

“除杂”时先加MnO2,MnO2的作用为 ___

再加氨水调节pH使杂质离子沉淀完全,通过计算说明Al3+沉淀完全时Mn2+是否开始沉淀 ___

(4)“沉锰”时发生反应的离子方程式为 ___

(5)“沉锰”的关键操作有2点:①将NH4HCO3溶液滴入MnSO4溶液中;②反应终点pH=7。如果颠倒试剂滴加顺序,将MnSO4溶液滴人NH4HCO3,溶液中,或反应终点pH>7可能造成同样的后果,该后果是____;如粜反应终点pH<7,可能的后果是______

(6)从滤液2中回收得到的副产品的用途为________

 

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ICl(氯化碘)红棕色液体,熔点13.9℃,沸点97 4℃,易水解,接触空气时能形成五氧化二碘,能与许多单质发生作用,溶于乙醇、乙醚等。某校研究性学习小组的同学拟用下列仪器制备氯化碘。回答下列问题:

(1)检查A装置气密性的方法为 ___

(2)上述装置,按气流方向连接的顺序为____(装置可重复使用),A中发生反应的离子方程式为____

(3)C装置的作用是____

(4)E装置的烧瓶反应时需放在水中,控制温度大约40℃,其目的是____

(5)按上述连接好的装置进行实验,实验步骤如下:

①检查装置气密性后,装入药品   ②打开分液漏斗活塞     ③关闭分液漏斗活塞  ④停止加热E,充分冷却         ⑤水浴加热E

请按正确的顺序填入上述步骤的序号____

(6)在A装置后可连接如图的装置,当反应结束关闭分液漏斗活塞后,关闭K,该装置的作用是____

(7)IC1和水反应的化学方程式为____

 

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已知部分弱酸的电离平衡常数如下表:

弱酸

HCOOH

HCN

H2CO3

电离平衡常数(25℃)

K=1.77×10-4

K=5.0×10-10

K1=4.3×10-7

K2=5.6×10-11

 

下列叙述错误的是

A. NaCN溶液中通人少量CO2发生的离子反应为:CN-+H2O+CO2=HCN+HCO3-

B. 等体积、等物质的量浓度的HCOONa和NaCN溶液中所含阴离子总数前者大于后者

C. 等物质的量浓度的NaHCO3和Na2CO3混合溶液中:c(Na+)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(H+)

D. 中和等体积、等pH的HCOOH溶液和HCN溶液消耗NaOH的物质的量前者小于后者

 

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前20号元素M、W、X、Y、Z的原子序数依次增大,M和W形成的某种化合物可作制冷剂,Y 和Z能形成ZY2型离子化合物,其电子总数为38。下列有关叙述正确的是

A. W和X形成的化合物只有5种

B. M和W可以形成离子化合物

C. W、X、Y三种元素的简单氢化物的沸点:Y>X>W

D. X和Z形成的化合物ZX2中,阳离子和阴离子的数目之比为1:2

 

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