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钴元素是三元锂离子电池阳极材料的重要成分。请回答下列问题: (1)钴元素在周期表...

钴元素是三元锂离子电池阳极材料的重要成分。请回答下列问题:

(1)钴元素在周期表中的位置是___________,其外围电子排布式为___________

(2)已知第四电离能大小:I4(Fe)> I4 (Co),从原子结构的角度分析可能的原因是___________

(3)配位化学创始人维尔纳发现,取1mol配合物CoCl3·6NH3(黄色)溶于水,加人足量硝酸银溶液,产生3mol白色沉淀,沉淀不溶于稀硝酸。原配合物中络离子形状为正八面体。

①根据上述事实推测原配合物中络离子化学式为___________

②该配合物在热NaOH溶液中发生反应,并释放出气体,该反应的化学方程式___________;生成气体分子的中心原子杂化方式为___________

(4)经X射线衍射测定发现,晶体钴在417℃以上堆积方式的剖面图如图所示,则该堆积方式属于___________,若该堆积方式下的晶胞参数为acm,则钴原子的半径为___________pm。

 

第四周期VIII族 3d74s2 Fe3+电子排布较稳定的3d5变为不稳定的3d4需要更多的能量 [Co(NH3)6]3+ [Co(NH3)6]Cl3+3NaOH=Co(OH)3↓+6NH3+3NaCl sp3 面心立方堆积 a1010 【解析】 (1)钴的原子序数为27,在周期表中位于第四周期VIII族,电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2; (2) Fe3+外围电子排布式为3d5,Co3+外围电子排布式为3d6,由此可知Fe3+从电子排布较稳定的3d5变为不稳定的3d4需要更多的能量; (3)①1mol配合物CoCl3·6NH3(黄色)溶于水,加人足量硝酸银溶液,产生3mol白色沉淀,沉淀不溶于稀硝酸,说明Cl-是外界离子,不是配位体;络离子形状为正八面体,则说明Co3+与6个NH3形成配位络离子; ②根据以上分析,该配合物为[Co(NH3)6]Cl3,与热NaOH溶液中发生反应,放出气体应为氨气;NH3分子的中心原子的价电子对数为=4,故杂化方式为sp3; (4)由图可知,该堆积方式属于面心立方堆积; 钴在面心立方堆积中,钴原子处于顶点和面心,设钴原子的半径为r,则晶胞立方体面对角线长为4r,若该堆积方式下的晶胞参数为acm,则(4r)2=a2+a2,解得r=acm=a1010pm。 (1)钴的原子序数为27,在周期表中位于第四周期VIII族,电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2,其外围电子排布式为3d74s2; 故答案为第四周期VIII族;3d74s2; (2) Fe3+外围电子排布式为3d5,Co3+外围电子排布式为3d6,由此可知Fe3+从电子排布较稳定的3d5变为不稳定的3d4需要更多的能量,所以第四电离能大小:I4(Fe)> I4 (Co); 故答案为Fe3+电子排布较稳定的3d5变为不稳定的3d4需要更多的能量; (3)①1mol配合物CoCl3·6NH3(黄色)溶于水,加人足量硝酸银溶液,产生3mol白色沉淀,沉淀不溶于稀硝酸,说明Cl-是外界离子,不是配位离子;络离子形状为正八面体,则说明Co3+与6个NH3形成配位络离子。则络离子化学式为[Co(NH3)6]3+; ②根据以上分析,该配合物为[Co(NH3)6]Cl3,与热NaOH溶液中发生反应,放出气体应为氨气,则化学方程式[Co(NH3)6]Cl3+3NaOH=Co(OH)3↓+6NH3+3NaCl;NH3分子的中心原子的价电子对数为=4,故杂化方式为sp3; 故答案为[Co(NH3)6]3+;[Co(NH3)6]Cl3+3NaOH=Co(OH)3↓+6NH3+3NaCl;sp3; (4)由图可知,该堆积方式属于面心立方堆积; 钴在面心立方堆积中,钴原子处于顶点和面心,设钴原子的半径为r,则晶胞立方体面对角线长为4r,若该堆积方式下的晶胞参数为acm,则(4r)2=a2+a2,解得r=acm=a1010pm。 故答案为面心立方堆积;a1010。  
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元素X的基态原子中的电子共有7个能级,且最外层电子数为1X原子的内层轨道全部排满电子.在气体分析中,常用XCl的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量,其化学反应如下:2XCl+2CO+2H2O═X2Cl2·2CO·2H2O

 

1X基态原子的电子排布式为__________________

2CHO三种原子的电负性由大到小的顺序为__________

3X2Cl2·2CO·2H2O是一种配合物,其结构如图1所示:

①与CO为互为等电子体的分子是_________

②该配合物中氯原子的杂化方式为__________

③在X2Cl2•2CO•2H2O中,每个X原子能与其他原子形成3个配位键,在图中用“→”标出相应的配位键_____________

4)阿伏加德罗常数的测定有多种方法,X射线衍射法就是其中的一种。通过对XCl晶体的X射线衍射图象的分析,可以得出XCl的晶胞如图2所示,则距离每个X+最近的Cl的个数为____________,X原子的半径为a pm,晶体的密度为ρg/cm3,试通过计算阿伏加德罗常数NA=___________________(列计算式表达)

 

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钙钛矿(主要成分是CaTiO3)太阳能薄膜电池制备工艺简单、成本低、效率高,引起了科研工作者的广泛关注,科学家认为钙钛矿太阳能电池将取代硅基太阳能电池的统治地位。

(1)基态钛原子的电子排布式为______,若钙原子核外有7种能量状态的电子,则钙原子处于____(激发)态,氧元素所在周期第一电离能由小到大的前三种元素依次是_______

(2)硅能形成一系列硅氢化合物,如硅烷系列:SiH4Si2H6;硅烯系列:Si2H4Si3H6等,其中硅烷广泛应用于微电子、制造太阳能电池。

①上述分子中硅原子存在sp2杂化的是____,属于正四面体的是_____

②硅烷链长度远小于烷烃,最可能的原因是______,硅烷同系物熔、沸点的变化规律可能是________.

(3) CaTiO3的晶胞为立方晶胞,结构如下图所示:

则与A距离最近且相等的X___个,M的坐标是_____;若晶胞参数是r pm, NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度是_____g/cm3

 

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TiCl4是制备钛及其化合物的重要中间体,可利用下列装置在实验室制备TiCl4(夹持装置略去) TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO

已知:①PdCl2溶液捕获CO时生成Pd单质;②相关数据如下表:

化合物

熔点/

沸点/

密度/g▪cm-3

溶解性

TiCl4

-25

136

1.5

能溶于有机溶剂:遇水分解生成难溶于水的物质

CCl4

-23

76.8

1.6

难溶于水

 

 

 

 

回答下列问题:

(1)装置A中连通管的作用是______;装置E中使用冰盐水浴的目的是_____________________

(2)按照气流由左到右的方向,上述装置合理的连接顺序为____________________ (填仪器接口字母);根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:_____________ 装入药品;向装置A烧瓶中滴加适量浓盐酸,当观察到_________时,加热装置D中陶瓷管;装置E烧瓶中的液体量不再增加时,停止加热,充分冷却。

(3)装置C的作用为___________________

(4)装置F中发生反应的化学方程式为________________________

(5)制得的TiCl4中常含有少量CCl4 从混合液体中分离出TiCl4的操作名称为_______________

(6)利用如图所示装置测定产品纯度:称取w g TiCl4产品进行实验,向安全漏斗中加入适量蒸馏水,待四氯化钛充分反应后,将烧瓶和安全漏斗中的液体一并转入锥形瓶中,用氢氧化钠溶液调节至中性,滴加几滴0.1 mol·L-1K2CrO4溶液作指示剂,用cmol· L-1 AgNO3标准溶液滴定至终点( Ag2CrO4为红棕色沉淀,可指示滴定终点),重复滴定两次,平均消耗标准溶液V mL

已知:TiCl4 +(2+x)H2O=TiO2·xH2O↓+4HCl

①安全漏斗在本实验中的作用除加水外,还有___________

②根据上述数据计算该产品的纯度为__________(用含wcV的代数式表示)

 

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连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,可用作食品保鲜剂(不直接加入食品中,安全、卫生),还可用于纸浆、肥皂等的漂白剂。Na2S2O4易溶于水,难溶于乙醇。在碱性介质中较稳定,在空气中易被氧化。回答下列问题:

(1)Na2S2O4用于保鲜剂时能去除O2,先生成Na2SO3并缓慢释放SO2,该反应的化学方程式为________

(2)锌粉法制备Na2S2O4的工艺流程如图所示:

①实验室可用浓硫酸和亚硫酸钠反应制取SO2,并希望能控制反应速度,图中可选用的发生装置是________(填字母)。

②工业上常将锌块进行预处理得到锌粉—水悬浊液,其目的是_______。步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式为___

③在步骤.中得到的Na2S2O4固体要用乙醇洗涤,其优点是_______

(3)目前,我国普遍采用甲酸钠法生产连二亚硫酸钠,其原理是先将HCOONa和烧碱加人乙 醇水溶液液中,然后通入SO2发生反应,有CO2气体放出,总反应的化学方程式是___________

(4)连二亚硫酸钠的分析检测。铁氰化钾法:铁氰化钾K3[Fe(CN)6]是一种比较弱的氧化剂,其具有强氧化剂所没有的选择性氧化性,能将S2O42-氧化为SO32-[Fe(CN)6]3-还原为[Fe(CN)6]4-。取50.00mLNa2S2O4样品溶液,用0.02mol•L-1K3[Fe(CN)6]标准液滴定至终点,消耗10.00mL。该样品中Na2S2O4的含量为_______g•L-1(SO2)

 

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碘化钠在医疗及食品方面有重要的作用。实验室用NaOH、单质碘和水合肼(N2H·H2O)为原料制备碘化钠。已知:水合肼具有还原性。回答下列问题:

(1)水合肼的制备有关反应原理为:CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOHN2H4·H2O+NaCl+Na2CO3

①制取次氯酸钠和氧氧化钠混合液的连接顺序为__________(按气流方向,用小写字母表示)

若该实验温度控制不当,反应后测得三颈瓶内ClO-ClO3-的物质的量之比为51,则氯气与氢氧化钠反应时,被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为________

②制备水合肼时,应将___________滴到 __________ 中(填“NaClO溶液尿素溶液),且滴加速度不能过快。

(2)碘化钠的制备采用水合肼还原法制取碘化钠固体,其制备流程如图所示:

还原过程中,主要消耗反应过程中生成的副产物IO3-,该过程的离子方程式为______________________________________。工业上也可以用硫化钠或铁屑还原碘酸钠制备碘化钠,但水合肼还原法制得的产品纯度更高,其原因是_________________________________

(3)测定产品中NaI含量的实验步骤如下:

a.称取1000g样品并溶解,在500mL容量瓶中定容;

b.量取2500mL待测液于锥形瓶中,然后加入足量的FeCl3溶液,充分反应后,再加入M溶液作指示剂:

c.用02100mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点(反应方程式为;2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),重复实验多次,测得消耗标准溶液的体积为1500mL

M____________(写名称)

②该样品中NaI的质量分数为_______________

 

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