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钛是一种银白色的过渡金属,有良好的抗腐蚀性,是强度重量比最高的金属。请回答下列问...

钛是一种银白色的过渡金属,有良好的抗腐蚀性,是强度重量比最高的金属。请回答下列问题:

⑴基态钛原子核外共有_____个填充了电子的原子轨道,其外围电子的轨道表达式为_____

⑵金属钛有两种同素异形体。

①在较高温度时具有体心立方晶胞,其空间利用率为_______(用含π的式子表示)。

②在较低温度时,采用面心立方最密堆积,其晶胞中有若干个正四面体空隙(如下图中abcd四个钛原子形成一个正四面体,其内部为正四面体空隙),可以填充其他原子。若晶胞中所有的正四面体空隙中都填充1个氢原子,则形成的氢化钛的化学式为________

⑶金属钛的熔点、硬度均比铝大,可能的原因是_______

TiCl4是氯化法制取钛的中间产物。TiCl4SiCl4在常温下都是液体,分子结构相同。采用蒸馏的方法分离TiCl4SiCl4的混合物,先获得的馏分是_______(填化学式)。

⑸有机合成中某种含钛催化剂的结构如图所示。

①组成该催化剂的元素中,电负性最大的是____(填元素名称)。

②该催化剂中碳原子的杂化方式为_____

⑹配合物[TiClH2O5]Cl2的配位数是__, 向含1 mol该配合物的水溶液中加入足量AgNO3溶液,可生成AgCl沉淀的物质的量为__

⑺腈化钛(TiCN)可用于制备空气净化材料,已知氰气分子[(CN2]中所有原子均满足最外层8电子稳定结构,则氰气分子中σ键和π键的个数比为____

 

12 ×100% TiH2 Ti原子的价电子比Al多,金属键更强 SiCl4 氧 sp3和sp2 6 2mol 3:4 【解析】 (1)钛为22号元素,原子的核外电子数为22,基态钛原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2,s能级有1个轨道,p能级有3个轨道,则基态钛原子核外共有12个填充了电子的原子轨道,其外围电子的轨道表达式为。 (2)①体心晶胞中Ti原子个数=1+8×=2,空间利用率=,设钛原子的半径为r cm,则晶胞的体对角线为4r cm,根据勾股定理可以求出晶胞的边长,晶胞中钛原子总体积为,晶胞的体积为,则空间利用率为×100%。 ②金属钛的晶胞中Ti原子数目为,若a、b、c、d四个钛原子形成的正四面体其内部空隙中可以填充其它原子,根据图示可知1个Ti晶胞中可以形成8个正四面体,可以填充8个氢原子,所以该晶体中Ti、H原子个数比为4:8=1:2,形成的氢化钛的化学式为TiH2。 (3)Ti原子的价电子比Al多,金属键更强,故金属钛的熔点、硬度均比铝大。 (4)由于TiCl4和SiCl4在常温下都是液体,两者均为分子晶体且分子结构相同,分子间作用力是影响晶体物理性质的主要因素,相对分子质量越大,分子间作用力越大,故TiCl4比SiCl4沸点高,故先获得的馏分是SiCl4。 (5)①组成该催化剂的元素有C、H、O、Ti、Cl,非金属性越强电负性越大,电负性大小顺序为O>Cl>C>H>Ti,故电负性最大的是氧。 ②由催化剂的结构示意图可知,苯环中的碳原子和碳碳双键的碳原子的杂化方式为sp2,饱和碳原子的杂化方式为sp3。 (6)配合物[TiCl(H2O)5]Cl2中,配体为H2O、Cl,配位数为6,配合物中配位离子Cl-不与Ag+反应,外界离子Cl-离子与Ag+反应,配合物中内界配体Cl-为1,外界Cl-为2,故向含1 mol该配合物的水溶液中加入足量AgNO3溶液,可生成AgCl沉淀的物质的量为2mol。 (7)(CN)2分中所有原子均满足最外层8电子稳定结构,据此推断分子中含有一个碳碳单键与两个碳氮叁键,一个叁键中含有1个σ键和2个π键,一个单键中只有1个σ键,故氰气分子中σ键和π键的个数比为3:4。  
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燃煤烟气中含有一定量的二氧化硫,会造成大气污染。一定条件下,通过下列反应可以实现燃煤烟气中硫的回收:2COg+SO2g2CO2g+Sl   ∆H 请回答:

⑴已知COg+O2g=CO2g        H1=-a kJ·mol-1

Ss+O2g=SO2g                   ∆H2=-b kJ·mol-1

Sl=Ss                             ∆H3=-c kJ·mol-1

H=_______kJ·mol-1

⑵一定温度下,向2L恒容密闭容器中通入2molCO1molSO2,在不同条件下进行反应:2COg+SO2g2CO2g+Sl),反应体系总压强随时间的变化如图所示:

①图中三组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率vCO)由大到小的次序为___ 填实验序号); a组相比,c组改变的实验条件可能是___

②若b组反应进行到40min时达到平衡状态,此时测得容器中气体的密度比反应前减少了12.8 g·L-1,则CO的物质的量浓度cCO=___,反应在此条件下的化学平衡常数K=___

⑶其他条件相同、催化剂不同时,SO,的转化率随反应温度的变化如下图,260°C时,______(填Fe2O3NiOCr2O3)作催化剂反应速率最快;Fe2O3NiO作催化剂均使SO2的转化率达到最高,不考虑价格因素,选择Fe2O3的主要优点是_______

SO2—O2质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三项目标,此电池的负极反应式为____________

 

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苯甲酸()广泛应用于制药和化工行业。某小组同学尝试利用甲苯()的氧化反应制备苯甲酸,反应原理为:

+2KMnO4+KOH+2MnO2↓+H2O

+HCl+KCl

相关物质的部分信息如下表:

名称

相对分子质量

性状

熔点/℃

沸点/℃

密度

/g•mL-1

溶解度

4℃冷水

75℃热水

甲苯

92

无色液体易燃易挥发

-95

110.6

0.87

不溶

不溶

苯甲酸

122

白色片状或针状晶体

122.4

248

1.27

0.18

2.20

 

 

实验装置(部分夹持装置已略去)和流程如下:

请回答:

1)装置一中A的名称为___,在本实验中,下列规格的A中最合适的是___(填字母)。

A50 mL            B100mL            C150 mL             D250 mL

2)相对于用酒精灯直接加热,用热水浴加热的优点是_____

3)判断甲苯被氧化完全的实验现象是_____

4)抽滤可利用装置二完成,抽滤的优点是____。抽滤1后洗涤固体应选___(填序号,下同),抽滤2后洗涤固体应选_____

A4 °C冷水        B75 °C热水          CAB均可

5)混合液A中加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是_____,若不加入,产生的主要问题是____

6)纯化固体时可采用的物理方法的名称是___

7)若加入1.4 mL甲苯,纯化后所得产品的质量为1.0 g,则苯甲酸的产率为___

 

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资源回收利用意义重大,镀锌废铁屑(表面附有锌皮、少量铁锈及油污)有很多用途,某工厂综合利用镀锌废铁屑的工艺如下图。请回答:

1)用氢氧化钠溶液浸泡废铁屑的目的是_________

2)下列物质中最适合充当氧化剂A的是_______(填标号)。

A KMnO4         B Cl2             CH2O2           D HNO3

3)聚合硫酸铁是水处理中重要的絮凝剂,聚合釜中主要发生水解聚合两个过程,水解时反应的化学方程式为__。聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内,pH偏小Fe3+水解程度弱,pH偏大则__;相对于常压蒸发,减压蒸发的优点是__

4)纳米Fe3O4,可用于改善石墨烯材料的性能。制得溶液B时加入的氧化剂A需适量,原因是_____

5)废铁屑也能用来生产纳米铁粉,纳米铁粉能够去除地下水中的NO3-,反应的离子方程式为4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O,研究发现,若pH偏低将会导致NO3-的去除率下降,其原因是__。相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中NO3-的速率有较大差异(见下图),产生该差异的可能原因是___

 

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已知25° C时,二元酸H2X的电离平衡常数K1=5.0×10-2K2=5.4×10-5。此温度下用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01mol·L-1KYK2X溶液,所得的沉淀(AgYAg2X)溶解平衡图像如图所示。下列叙述正确的是

A.25°C时,KHX的溶液pH>7

B.反应Ag2X+2Y- 2AgY+ X2-的平衡常数为103.29

C.a点既可以表示AgY的不饱和溶液也可以表示Ag2X的过饱和溶液

D.c(Y-)=c(X2-)=0.01 mol·L-1的混合液中滴入AgNO3溶液时,先生成AgY沉淀

 

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某新型电池比传统电池有更长的循环寿命和功率密度,其工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是

A.充电时N电极上发生氧化反应

B.放电时M极的电极反应式为3I--2e-=I3-

C.充电时Li+通过离子交换膜从M池进入N

D.放电时每当有2 mole-转移时生成1 mol

 

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