(9分)已知:A、B、C、D四种短周期元素,A与D的原子序数之和等于B与C的原子序数之和,由D元素组成的单质在通常状况下呈黄绿色,B、C、D三种元素位于同一周期,A、B、C三种元素的最高价氧化物对应的水化物分别为X、Y、Z,且存在如下转化关系,试推断回答下列问题。
(1)D元素原子的结构示意图为 ;
(2)A、B、C三种元素的原子半径由小到大的顺序为 (用元素符号表示);
(3)Y与C元素的最高价氧化物可以发生反应,该反应的离子方程式为
;
(4)A与D两元素的气态氢化物之间可以反应生成一种盐,该盐的水溶液呈_________(填“酸”、“碱”或“中”)性;
(5)实验室中,应将X的浓溶液保存在棕色试剂瓶中,其原因是
(用化学方程式表示)。
已知:硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠(H2N-CH2-COONa)即可得到配合物A。其结构如下图:
(1)Cu元素基态原子的外围电子排布式为。
(2)元素C、N、O的第一电离能由大到小排列顺序为。
(3)配合物A中碳原子的轨道杂化类型为。
(4)1mol氨基乙酸钠(H2N-CH2-COONa)含有键的数目为。
(5)氨基乙酸钠分解产物之一为二氧化碳。写出二氧化碳的一种等电子体:(写化学式)。
(6)已知:硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体,其结构如图,
则该化合物的化学式是。
二甲醚(CH3OCH3)是一种清洁、高效、具有优良的环保性能的可燃物,被称为21世纪的新型能源。工业制备二甲醚的生产流程如下:
催化反应室中(压力2.0~10.0MPa,温度300℃)进行下列反应:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H 1=" -" 90.7 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2 =" -" 23.5 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3 =" -" 41.2 kJ·mol-1
(1)催化反应室中的总反应:3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)。
该反应的反应热△H =_________。催化反应室中采用300℃的反应温度,理由是。
(2)已知:反应①在300℃时的化学平衡常数为0.27。该温度下将2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容积为2 L的密闭容器中,此时反应将(填“正向进行”、“逆向进行”或“处于平衡状态”)。
(3)上述流程中二甲醚精制的实验操作名称为。
(4)右图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。
该电池工作时,H+向极移动(填“正”或“负”);a电极的电极反应式为。
某科研小组设计出利用工业废酸(稀H2SO4)来浸取某废弃的氧化铜锌矿的方案,实现废物综合利用,方案如下图所示。
已知:各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表所示。
离子 |
开始沉淀时的pH |
完全沉淀时的pH |
Fe2+ |
6.34 |
9.7 |
Fe3+ |
1.48 |
3.2 |
Zn2+ |
6.2 |
8.0 |
请回答下列问题:
(1)在“酸浸”步骤中,为提高浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取的措施是。
(2)氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS,在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶,则相同温度下:Ksp(CuS)Ksp(ZnS)(选填“>”“<”或“=”)。
(3)物质A最好使用下列物质中的。
A.KMnO4 B.空气 C.HNO3 D.NaClO
(4)除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH,pH应控制在范围之间。
(5)物质B可直接用作氮肥,则B的化学式是。
(6)除铁后得到的Fe(OH)3可用KClO溶液在碱性环境将其氧化得到一种高效的多功能水处理剂——K2FeO4,写出该反应的离子方程式。
将含镁、钾的盐湖水蒸发,最后得到的产物中含光卤石(xKCl·yMgCl2·zH2O)。它在空气中极易潮解,易溶于水,是制造钾肥和提取金属镁的重要原料,其组成可通过下列实验测定。
①准确称取5.550 g样品溶于水,配成100 mL溶液。
②将溶液分成二等份,在一份中加入足量的NaOH溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体0.580 g。
③在另一份溶液中加入足量的硝酸酸化的AgNO3溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体4.305 g。
(1)步骤②中检验白色固体已洗净的方法是。
(2)已知某温度下Mg(OH)2的Ksp = 6.4×10-12,当溶液中c(Mg2+)≤1.0×10-5 mol·L-1可视为沉淀完全,则应保持溶液的OH-的浓度≥mol·L-1。
(3)通过计算确定样品的组成(写出计算过程)。
聚合氯化铝是一种新型净水剂,其中铝的总浓度(用AlT表示)包括三类‘“主要为Al3+的单体形态铝总浓度(用Ala表示);主要为[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+的中等聚合形态铝总浓度(用Alb表示)和Al(OH)3胶体形态铝总浓度(用A1c表示)。
(1)一定条件下,向1.0 mol/LAlCl3溶液中加入0.6 mol/L的NaOH溶液,可制得Alb含量约为86%的聚合氯化铝溶液。写出生成[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+的离子方程式:_____________________。
(2)用膜蒸馏(简称MD)浓缩技术将聚合氯化铝溶液进行浓缩,实验过程中不同浓度聚合氯化铝中铝形态分布(百分数)如下表:
AlT/(mol·L-1) |
Ala/% |
Alb/% |
A1c/% |
0.208 |
1.4 |
86.6 |
12.0 |
0.489 |
2.3 |
86.2 |
11.5 |
0.884 |
2.3 |
88.1 |
9.6 |
1.613 |
3.1 |
87.0 |
9.9 |
2.520 |
4.5 |
88.2 |
7.3 |
①在一定温度下,AlT越大,pH(填“越大”、“越小”或“不变”)。
②如将AlT =" 2.520" mol·L-1的聚合氯化铝溶液加水稀释,则稀释过程中主要发生反应的离子方程式:。
③膜蒸馏料液温度对铝聚合形态百分数及铝的总浓度的影响如图20—1。当T>80℃时,AlT显著下降的原因是。
(3)真空碳热还原一氧化法可实现由铝土矿制备金属铝,相关反应的热化学方程式如下:
①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s) = 3AlCl(g)+3CO(g)△H1 =" a" kJ·mol-1
②3AlCl(g) =" 2Al(l)+" AlCl3(g)△H2 =" b" kJ·mol-1
则反应Al2O3(s)+ 3C(s) =" 2Al(l)+" +3CO(g)△H = kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。反应①常压下在1900℃的高温下才能进行,说明△H0(填“>”“=”或“<”)。
(4)一种铝空气电池结构如图20-2所示,写出该电池正极的电极反应式。