Q 、X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的五种常见元素,其相关信息如下表:
元素 |
相关信息 |
Q |
只有一种能级,其电子总数等于能层序数 |
X |
X的基态原子核外3个能级上有电子,且每个能级上的电子数相等 |
Y |
常温常压下,Y单质是淡黄色固体,常在火山口附近沉积 |
Z |
Z和Y同周期,Z的电负性大于Y |
W |
W的一种核素的质量数为63,中子数为34 |
(1)Y位于元素周期表第 周期表 族,Y和Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性较强的是 (写化学式)。
(2)XY2是一种常用的溶剂,XY2的分子中存在 个σ键。在H―Y、H―Z两种共价键中,键的极性较强的是 ,键长较长的是 。
(3)W的基态原子核外电子排布式是 。在W的晶体结构里,配位数是 ;
(4)Q、X形成的最简单化合物里中心原子的杂化类型是 ,其空间结构为 ,Q与氧原子形成的化合物里中心原子杂化类型与上述物质相同,但键角不同,其原因可能是 ;
(5)写出与YO2互为等电子体的一种单质的分子式是 。
(14分,每空2分))镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究,设计实验流程如下:
已知:①NiCl2易溶于水,Fe3+不能氧化Ni2+。
②已知实验温度时的溶解度:NiC2O4> NiC2O4·H2O > NiC2O4·2H2O
③Ksp[Ni(OH)2]=5.0×10-16, Ksp(NiC2O4)=5.0×10-10;
回答下列问题:
(1)酸溶后所留残渣的主要成分为(填物质名称)。
(2)用NiO调节溶液的pH,析出沉淀的成分为(填化学式)。
(3)写出加入Na2C2O4溶液后反应的化学方程式:。
(4)写出加入NaOH溶液所发生反应的离子方程式:。
(5)电解过程中阴极反应式,沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一氧化,写出氧化反应的离子方程式。
(6)铁镍蓄电池,放电时总反应为:
Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2,下列有关该电池的说法不正确的是
A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe |
B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2 |
C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低 |
D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O |
(12分)(选做题)本题包括A、B两小题,请选定其中一小题并作答。若多做,则按A小题评分。
A.[物质结构与性质]
尿素(H2NCONH2)是一种农业生产中常用的氮肥。在工业上,尿素还用于制造有机铁肥,如[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3[三硝酸六尿素合铁(Ⅲ)]。
(1)基态Fe3+的核外电子排布式为________。
(2)C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序是________。
(3)六氰合亚铁离子(Fe(CN))中的配体CN-中C原子的杂化轨道类型是________,写出一种与CN-互为等电子体的单质分子的结构式________。
(4)在一定条件下,NH3与CO2能合成尿素,1 mol尿素分子中,σ键的数目为________。
(5)金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞分别如图所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为________。
(14分)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)某硝酸厂处理尾气中NO的方法是:催化剂存在时用H2将NO还原为N2。已知:
则氮气和水蒸气反应生成氢气和一氧化氮的热化学方程式是。
(2)在压强为0.1 Mpa条件,将a mol CO和3a mol H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应如下:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。
①该反应的平衡常数表达式为________________。
②若容器容积不变,下列措施可增大甲醇产率的是________。
A.升高温度
B.将CH3OH从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大
(3)某研究小组在实验室研究某催化剂效果时,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图。
①若不使用CO,温度超过775 ℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为________;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制最佳温度在________左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。
写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式________________。
(4)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如右图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为________________________。
(12分)锂/磷酸氧铜电池是一种以磷酸氧铜作为正极材料的锂离子电池,其正极的活性物质是Cu4O(PO4)2,制备流程如下:
主要反应原理:2Na3PO4+4CuSO4+2NH3·H2O===Cu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O
(1)实验室进行“过滤”操作使用的玻璃仪器主要有________。
(2)流程中“洗涤Ⅰ”后,检验沉淀已洗涤干净的方法是____________________。
(3)该电池放电时,负极锂转化为Li2O,正极磷酸氧铜转变为Cu和Li3PO4,写出该电池放电时的化学方程式____________________。
(4)准确称取上述流程所得的样品38.56 g[假定样品中只含Cu4O(PO4)2和CuO两种物质],使其完全溶于一定量的硝酸中,再加入氢氧化钠溶液,使铜完全沉淀,将沉淀灼烧使其转变为黑色氧化铜,最终称得残留固体质量为27.20 g。计算所得样品中磷酸氧铜的质量分数。(写出计算过程)
汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源.治理方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化剂转换器”(用铂、钯合金作催化剂).它的特点是使CO与NO反应,生成可参与大气生态环境循环的无毒气体.
(1)写出CO与NO反应的化学方程式______________.
(2)控制城市空气污染源的方法可以有__________.
a.开发氢能源b.使用电动车
c.植树造林d.戴上呼吸面具
(3)“催化剂转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度,其原因是_______________________。