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英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“...

英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因突破性地用撕裂的方法从石墨中成功获得超薄材料石墨烯而获奖。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图如图

(1)下列有关石墨烯说法正确的是______

a.12 g石墨烯含键数为NA

b.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面

c.从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力

d.石墨烯中每个C原子连接3个六元环,每个六元环占有6C原子

(2)化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一,催化剂为金、铜、钴等金属或合金,含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。

①基态铜原子能量最高的电子占据的能级符号是_____;第四周期元素中,最外层电子数与铜相同的元素还有______

②下列分子属于非极性分子的是______

a.甲烷      b.二氯甲烷      c.苯       d.乙醇

③乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还高的丁烷,请解释原因______

④酞菁与酞菁铜染料分子结构如下图1,酞菁分子中碳原子采用的杂化方式是______

⑤金与铜可形成的金属互化物合金(如上图2),它的化学式可表示为______;在Au周围最近并距离相等的Cu______个,若2Cu原子核的最小距离为d pm,该晶体的密度可以表示为______g/cm3。(阿伏加德罗常数用NA表示)

 

bc 3d K、 Cr a、c 乙醇分子间可形成氢键而丁烷分子间不能形成氢键 sp2 Cu3Au或AuCu3 12 【解析】(1)由图示得到,石墨烯中碳原子的杂化类型为sp2,所以每个碳原子应该形成3个σ键,而每形成1个σ键需要2个碳原子,所以C∶σ键=2∶3,因此12g石墨烯(1molC)中的σ键为1.5mol,选项a错误。石墨烯中所有的碳原子都是sp2杂化,所以所有的碳原子都在同一个平面,选项b正确。石墨晶体中石墨层与层之间存在的是分子间作用力,所以选项c正确。石墨烯中每个C原子连接3个六元环,所以每个C原子在一个六元环中只能分得1/3,所以每个六元环占有6×1/3=2个C原子,选项d错误。 (2)①铜是29号元素,核外电子排布式为[Ar]3d104S1,根据鲍林的近似能级图得到其中能量最高的能级为3d。第四周期,最外层电子数与Cu相同都是1个电子的是K(4s1)和Cr(3d54s1)。 ②甲烷(正四面体)和苯(正六边形)都是高度对称的分子,所以是非极性分子;而二氯甲烷是变形四面体结构是极性分子,乙醇显然是极性分子。 ③乙醇沸点高于丁烷的原因是,乙醇有-OH,可以形成分子间氢键,从而提高了沸点。 ④酞菁分子中碳都形成了双键,或者都是苯环中的碳原子,所以都是sp2杂化。 ⑤金原子占据晶胞的顶点,所以有8×=1个;铜原子占据6个面心,所以有6×=3个,所以化学式为Cu3Au或AuCu3。如果以图2晶胞的体心为顶点,以顶点的金原子为体心,可以得到一个新的晶胞,该新晶胞中金原子在体心,铜原子位于12条棱的棱心,所以在Au周围最近并距离相等的Cu有12个。由立体几何知识得到图2中两个Cu原子核的最小距离为晶胞面对角线的一半,所以面对角线的长度为2d pm,所以晶胞边长为2d/=d pm=d×10-10 cm。晶胞体积为边长的立方为:d3×10-30 cm3,晶胞中含有1个Au和3个Cu,所以晶胞的质量为(197+3×64)/NA,质量除以体积得到晶胞密度为: g/cm3。
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硫的化合物在科研、生活及化学工业中具有重要的作用。

(1)在废水处理领域中,H2SNa2S能使某些金属离子生成极难溶的硫化物而除去。25 ℃,在0.10 mol·L1 H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pHc(S2)关系如下表(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。

pH

3

5

7

9

11

c(S2)/ (mol·L1)

1.4×1015

1.4×1011

6.8×108

1.3×105

1.3×103

 

某溶液含0.020 mol·L1 Mn2、0.10 mol·L1 H2S,当溶液的pH=5时,Mn2开始沉淀,MnS的溶度积为______

(2)工业上采用高温分解H2S制取氢气,其反应为2H2S(g)2H2(g)+S2(g) ΔH1,在膜反应器中分离出H2

①已知:H2S(g)H2(g)+S(g) ΔH2;2S(g)S2(g) ΔH3,则ΔH1______ (用含ΔH2、ΔH3的式子表示)。

②在密闭容器中,充入0.10 mol H2S(g),发生反应2H2S(g)2H2(g)+S2(g),控制不同的温度和压强进行实验,结果如图所示。

图中压强p1、p2、p3由大到小的顺序为______,理由是______。若容器的容积为2.0 L,则压强为p3,温度为950 ℃时,反应经3 h达到平衡,化学反应速率v(S2)=______;若压强p2=7.2 MPa、温度为975 ℃时,该反应的平衡常数Kp______用平衡分压代替平衡浓度分压=总压×物质的量分数,计算结果保留两位有效数字)。若保持压强不变,升温至1000 ℃时,则该反应的平衡常数_____增大”“不变减小”)。

(3)工业上用惰性电极电解KHSO4饱和溶液制取H2O2,示意图如图所示:

①低温电解KHSO4饱和溶液时阳极的电极反应式为______

K2S2O8水解时生成H2O2KHSO4,该反应的化学方程式______

 

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铋及其化合物在工业生产中用途广泛,某研究小组用浮选过的辉铋矿(主要成分是Bi2S3,还含少量SiO2等杂质)制备NaBiO3,其流程如下:

已知:水解能力:Bi3+>Fe3+

回答下列问题:

(1)“浸取”时,为了提高浸取速率,可采取的措施有______(任写一条);过滤1的滤渣的主要成分有______(填化学式)。

(2)浸取时加入过量浓盐酸的目的是______;“母液”中通入气体X后可循环利用,气体X为______(填名称)。

(3)写出焙烧时生成铋酸钠的化学方程式______;当消耗标准状况下4.48 L O2时,转移电子的数目是______

(4)25℃时,向浓度均为0.04 mol·L-1的Cu2+、Pb2+、Bi3+的混合溶液中滴加(NH4)2S溶液(设溶液体积增加1倍),当c(Pb2+)=10-5 mol·L-1时恰好完全沉淀,所得溶液中c(Cu2+)∶c(Bi3+)=______。[已知:Ksp(CuS)=6.0×10-36Ksp(PbS)=3.0×10-28Ksp(Bi2S3)=1.6×10-20]

(5)用双硫腙(H2Dz,二元弱酸)~CC14络合萃取法可从工业废水中提取金属离子:H2Dz先将金属离子络合成电中性的物质[如Cu(HDz)2等],再用CCl4萃取此络合物。下图是用上述方法处理含有Hg2+、Bi3+、Zn2+的废水时的酸度曲线(E%表示金属离子以络合物形式被萃取分离的百分率)。

①当调节pH=2.5时,铋(Bi)的存在形式有______

②向萃取后的CCl4中加入NaOH溶液可将铋元素以氢氧化物的形式沉淀下来,相应的离子方程式为______

 

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亚硝酰氯(ClNO)常用于合成洗涤剂、触媒及用作中间体,某学习小组在实验室用Cl2NO制备ClNO并测定其纯度,进行如下实验(夹持装置略去)。

查阅资料:亚硝酰氯(ClNO)的熔点为-64.5℃、沸点为-5.5℃,气态呈黄色,液态时呈红褐色,遇水易反应生成一种氯化物和两种氮的常见氧化物,其中一种呈红棕色。

请回答下列问题:

Ⅰ.Cl2的制备:舍勒发现氯气的方法至今还是实验室制取氯气的主要方法之一。

(1)该方法可以选择上图中的______(填字母标号)为Cl2发生装置,该反应中被氧化与被还原物质的物质的量之比为______

(2)欲收集一瓶纯净干燥的氯气,选择上图中的装置,其连接顺序为:a→______→i→h(按气流方向填小写字母标号)。

.亚硝酰氯(ClNO)的制备、实验室可用下图装置制备亚硝酰氯(ClNO):

3)实验室也可用B装置制备NO,与B装置相比,使用X 装置的优点为______

4)组装好实验装置后应先______,然后装入药品。一段时间后,两种气体在Z中反应的现象为______

III.亚硝酰氯(ClNO)纯度的测定:将所得亚硝酰氯(ClNO)产品13.10 g溶于水,配制成250 mL溶液;取出25.00 mL,以K2CrO4溶液为指示剂,用0.8 mol·L-1AgNO3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液的体积为 22.50 mL。(已知:Ag2CrO4为砖红色固体)

(5)亚硝酰氯(ClNO)与水反应的离子方程式为______

(6)亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为______(保留两位有效数字)

 

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电解质溶液电导率越大导电能力越强。常温下用0.100 mol·L-1盐酸分别滴定10.00 mL浓度均为0.100 mol·L-1的NaOH溶液和氨水溶液。利用传感器测得滴定过程中溶液的电导率如图所示。下列说法正确的是

A. 曲线①代表滴定氢氧化钠溶液的曲线

B. 滴定氨水的过程应该选择酚酞作为指示剂

C. b点溶液中:c(H)>c(OH)+c(NH4)+c(NH3·H2O)

D. a、b、c、d四点的溶液中,水的电离程度最大的是c点

 

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科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如图所示,用Cu-Si合金作硅源,在950℃利用三层液熔盐进行电解精炼,有关说法不正确的是

A. 在该液相熔体中Cu优先于Si被氧化,Si4+优先于Cu2+被还原

B. 电子由液态Cu-Si合金流出,从液态铝流入

C. 三层液熔盐的作用是增大电解反应面积,提高硅沉积效率

D. 电流强度不同,会影响硅提纯速率

 

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