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2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古德伊纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰三位科学家,...

2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古德伊纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰三位科学家,以表彰他们在锂电池领域所做出的巨大贡献。请回答下列问题:

1LiCoO2LiFePO4常用作锂离子电池的正极材料。基态Co原子核外电子排布式为___,基态磷原子中,电子占据的最高能层符号为___;该能层能量最高的电子云在空间有___个伸展方向,原子轨道呈___形。

2[Co(NO3)4]2Co2+的配位数为4,配体中N的杂化方式为__,该配离子中各元素的第一电离能由小到大的顺序为___(填元素符号)1mol该配离子中含σ键数目为___NA

3LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图所示:

这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为___(n代表P原子数)

4)钴蓝晶体结构如图,该立方晶胞由4I型和4个Ⅱ型小立方体构成,其化学式为___,晶体中Al3+占据O2形成的___(填“四面体空隙”或“八面体空隙”)NA为阿伏加德罗常数的值,钴蓝晶体的密度为___g·cm3(列计算式)

 

1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 M 3 哑铃 sp2 Co、O、N 16 (PnO3n+1)(n+2)- CoAl2O4 八面体空隙 【解析】 (1)Co为27号元素,Co原子核外有27个电子,根据核外电子排布规律可得其基态Co原子核外电子排布式;基态磷原子核外有三层电子,故最高能层符号为M,电子云在空间有3个伸展方向,原子轨道为哑铃型,故答案为:1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2;M;3;哑铃; (2)NO3-中价层电子对数为,故为sp2杂化;一般情况下非金属性越强第一电离能越大,但由于N原子中最外层为半充满状态,比较稳定,故第一电离能大于O,所以第一电离能由小到大的顺序为Co、O、N;一个NO3-中有3个σ键,配位键也为σ键,故σ键数目为3×4+4=16,则1mol该配离子中含σ键数目为16NA,故答案为:sp2;Co、O、N;16; (3)可以根据磷酸根、焦磷酸根、三磷酸根的化学式推导:PO43-、P2O74-、P3O105-磷原子的变化规律为:1,2,3,4,n 氧原子的变化规律为:4,7,10,3n+1  酸根所带电荷数的变化规律为:3,4,5,n+2;故答案为:(PnO3n+1)(n+2)- (4)根据钴蓝晶体晶胞结构分析,一个晶胞中含有的Co、Al、O个数分别为:,,,所以化学式为CoAl2O4;根据结构观察,晶体中Al3+占据O2-形成的八面体空隙;该晶胞的体积为,该晶胞的质量为 ,所以密度为 ,故答案为:CoAl2O4;八面体空隙;。
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重铬酸钠(Na2Cr2O7•2H2O)俗称红矾钠,在工业上有广泛的用途。我国目前主要是以铬铁矿(主要成份为FeO•Cr2O3,还含有Al2O3MgOSiO2等杂质)为主要原料进行生产,其主要工艺流程如下:

①中涉及的主要反应有:

主反应:4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2

副反应:SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH

沉淀物

Al(OH)3

Fe(OH)3

Mg(OH)2

Cr(OH)3

完全沉淀时溶液pH

4.7

3.7

11.2

5.6

 

 

试回答下列问题:

(1)①中反应是在回转窑中进行,反应时需不断搅拌,其作用是__________________

(2)③中调节pH4.7,目的是__________________

(3)⑤中加硫酸酸化的目的是使CrO42-转化为Cr2O72-,请写出该平衡转化的离子方程式:__________________

(4)⑦中采用冷却结晶的方法析出红矾钠,依据是_________________________

(5)制取红矾钠后的废水中还含有少量的CrO42-,根据有关标准,含CrO42-的废水要经化学处理,使其浓度降至5.0×10-7 mol·L-1以下才能排放。含CrO42-的废水处理通常有以下两种方法。

①沉淀法:加入可溶性钡盐生成BaCrO4沉淀[Ksp(BaCrO4)1.2×1010],再加入可溶性硫酸盐处理多余的Ba2。加入可溶性钡盐后的废水中Ba2的浓度应不小于__________________mol·L1,后续废水处理方能达到排放标准。

②还原法:CrO42Cr3Cr(OH)3。绿矾还原CrO42的离子方程式为:__________________。用该方法处理10 m3CrO42的物质的量浓度为1.5×103 mol·L1的废水,至少需要绿矾(FeSO4•7H2O,相对分子质量为278)的质量是__________________kg(保留两位小数)

 

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亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:

            

已知:NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O;②纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下较安全;

HClO2可看成是强酸。

(1)160 g·L-1NaOH溶液的物质的量浓度为__________________,若要计算该溶液溶质的质量分数,还需要的一个条件是____

(2)在发生器中鼓入空气的作用可能是____(填序号)

A.SO2氧化成SO3,增强酸性

B.稀释ClO2以防止爆炸

C.NaClO3氧化成ClO2

(3)吸收塔内的反应的化学方程式为____

吸收塔的温度不能超过20℃,其目的是防止H2O2分解,写出H2O2分解的化学方程式:_________________

(4)在碱性溶液中NaClO2比较稳定,所以吸收塔中应维持NaOH稍过量,判断NaOH是否过量的简单的实验方法是___________

(5)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl,所用还原剂的还原性应适中。除H2O2外,还可以选择的还原剂是__________________ (填序号)

A.Na2O2    B.Na2S    C.FeCl2    D.PbO(悬浊液)

(6)从滤液中得到NaClO2·3H2O粗晶体的实验操作依次是____(填序号)

A.蒸馏   B.蒸发    C.灼烧    D.过滤    E.冷却结晶

要得到更纯的NaClO2·3H2O晶体必须进行的操作是____(填操作名称)

 

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工业上可用软锰矿(主要成分是MnO2)和黄铁矿(主要成分是FeS2)为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如下:

回答下列问题:

(1)为了提高溶浸工序中原料的浸出率,可以采取的措施有__________________(写一条)。

(2)除铁工序中,在加入石灰调节溶液的pH前,加入适量的软锰矿,其作用是______________

(3)净化工序的目的是除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质。若测得滤液中c(F-)=0.01 mol•L-1,滤液中残留的c(Ca2+)=________________〔已知:Ksp(CaF2)=1.46×10-10〕,

(4)沉锰工序中,298K、c(Mn2+)为1.05 mol•L-1时,实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间的关系如图所示。根据图中信息得出的结论是______________

(5)沉锰工序中有CO2生成,则生成MnCO3的离子方程式是______________________

(6)从沉锰工序中得到纯净MnCO3的操作方法是___________________。副产品A的化学式是________

 

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一瓶久置的Na2SO3(杂质只有Na2SO4),为了测定其纯度,取样品5.0 g配成100 mL溶液,取其中25.00 mL于锥形瓶中,用0.10 mol•L-1酸性KMnO4溶液进行滴定,到终点时消耗KMnO4溶液20.00 mL,求此样品的纯度。_______________

 

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已知某温度下,无水Na2CO3的溶解度是10.0 g/(100 g)。在该温度下,向足量的饱和Na2CO3(aq)中加入1.06 g无水Na2CO3,搅拌后静置。试求最终所得晶体的质量_____

 

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