A、B、C、D、E、F是周期表中的前20号元素,原子序数逐渐增大。A元素是宇宙中含量最丰富的元素,其原子的原子核内可能没有中子。B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每种轨道中的电子总数相等;C元素原子最外层p能级比s能级多1个电子;D原子p轨道上成对电子数等于未成对电子数;E的常见化合价为+3;F最高正价与最低负价的代数和为4; G+的M层电子全充满。用化学式或化学符号回答下列问题:
(1)G的基态原子的外围电子排布式为,周期表中F属于区。
(2)B与F形成的一种非极性分子的电子式为;F的一种具有强还原性的氧化物分子的VSEPR模型为
(3)BD2在高温高压下所形成的晶胞如右图所示。该晶体的类型属于_______
(选填“分子”、“原子”、“离子”或“金属”)晶体
(4)设C元素的气态氢化物为甲,最高价氧化物的水化物为乙,甲与乙反应的产物为丙。常温下,有以下3种溶液:①pH=11的甲的水溶液②pH=3的乙的水溶液③pH=3的丙溶液,3种溶液中水电离出的cH+之比为
(5)丁、戊分别是E、F两种元素最高价含氧酸的钠盐,丁、戊溶液能发生反应。当丁、戊溶液以物质的量之比为1:4混合后,溶液中各离子浓度大小顺序为
(6)A和C形成的某种氯化物CA2Cl可作杀菌剂,其原理为CA2Cl遇水反应生成一种具有强氧化性的含氧酸,写出CA2Cl与水反应的化学方程式:___________________________
(7)往G的硫酸盐溶液中加入过量氨水,可生成一种配合物X,下列说法正确的是_____
A.X中所含化学键有离子键、极性键和配位键
B.X中G2+给出孤对电子,NH3提供空轨道
C.组成X的元素中第一电离能最大的是氧元素
D.SO42-与PO43-互为等电子体,空间构型均为正四面体
氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈,目前所采用或正在研究的主要储氢材料有:配位氢化物、富氢载体化合物、碳质材料、金属氢化物等。
(1)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。
①Ti2+基态的电子排布式可表示为________。
②BH4-的空间构型是________(用文字描述)。
(2)液氨是富氢物质,是氢能的理想载体,利用N2+3H22NH3实现储氢和输氢。下列说法正确的是________(多项选择)。
A.NH3分子中N原子采用sp3杂化 |
B.相同压强时,NH3沸点比PH3高 |
C.[Cu (NH3)4]2+离子中,N原子是配位原子 |
D.CN-的电子式为[:C┇┇N:]- |
(3)2008年,Yoon等人发现Ca与C60(分子结构如图)生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。
①C60晶体易溶于苯、CS2,C60是________分子(填“极性”或“非极性”)。
②1 mol C60分子中,含有σ键数目为________。
(4)MgH2是金属氢化物储氢材料,其晶胞结构如图所示,已知该晶体的密度为a g·cm-3,则晶胞的体积为________cm3[a、NA表示(NA表示阿伏加德罗常数的值)]。
运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意义。
(1)用CO可以合成甲醇。已知:
CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.5 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
则CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=________kJ·mol-1
(2)下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的反应速率的是________(填写序号).
a.使用高效催化剂 b.降低反应温度
c.增大体系压强 d.不断将CH3OH从反应混合物中分离出来
(3)在一定压强下,容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。
①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”);
②100 ℃时,该反应的化学平衡常数K=________(mol·L-1)-2;
③在其它条件不变的情况下,再增加a mol CO和2a molH2,达到新平衡时,CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)某科研小组用SO2为原料制取硫酸。
①利用原电池原理,用SO2、O2和H2O来制备硫酸,该电池用多孔材料作电极,它能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池的负极的电极反应式________________。
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液,然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式________________。
含铬化合物有毒,对人畜危害很大。因此含铬废水必须进行处理才能排放。
已知:
(1)在含+6价铬的废水中加入一定量的硫酸和硫酸亚铁,使+6价铬还原成+3价铬;再调节溶液pH在6~8之间,使Fe3+和Cr3+转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀而除去。
①写出Cr2O72-与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式:________________。
②用离子方程式表示溶液pH不能超过10的原因:____。
(2)将含+6价铬的废水放入电解槽内,用铁作阳极,加入适量的氯化钠进行电解。阳极区生成的Fe2+和Cr2O72-发生反应,生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH-结合成氢氧化物沉淀而除去。
①写出阴极的电极反应式:________________。
②电解法中加入氯化钠的作用是________________。
(3)铬化学丰富多彩,由于铬光泽度好,常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各种性能的不锈钢,CrO3大量地用于电镀工业中。
①CrO3具有强氧化性,遇到有机物(如酒精)时,猛烈反应以至着火,若该过程中乙醇被氧化成乙酸,CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2(SO4)3]。则该反应的化学方程式为____。
②CrO3的热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如右图所示,则B点时剩余固体的成分是________________(填化学式)。
某研究小组用黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2气体,再用水吸收该气体可得ClO2溶液。在此过程中需要控制适宜的温度,若温度不当,副反应增加,影响生成ClO2气体的纯度,且会影响ClO2的吸收率,具体情况如图所示。
(1) 据图可知,反应时需要控制的适宜温度是________℃,要达到此要求需要采取的措施是______________。
(2) 已知:黄铁矿中的硫元素在酸性条件下可被ClO3-氧化成SO42-,请写出FeS2、氯酸钠和硫酸溶液混合反应生成二氧化氯(ClO2)的离子方程式:______________________。
(3) 该小组拟以“m(ClO2)/m(NaClO3)”作为衡量ClO2产率的指标。若取NaClO3样品6.0 g,通过反应和吸收获得400 mL ClO2溶液,取此溶液20 mL与37.00 mL 0.500 mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液充分反应后,过量的Fe2+再用0.050 0 mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7标准溶液20.00 mL。反应原理为:
4H++ClO2+5Fe2+=Cl-+5Fe3++2H2O
14H++Cr2O72-+6Fe2+=2Cr3++6Fe3++7H2O
试计算ClO2的“产率”(写出计算过程)。