氮及其化合物在生活、生产和科技等方面有重要的应用。请回答下列问题:
(1) Li3N晶体中氮以N3-存在,基态N3-的电子排布式为_____ ___。
(2)氮元素可以形成卤化物、氮化物、叠氮化物及配合物等多种化合物。
①NF3、NBr3、NCl3的沸点由高到低的顺序是 ,其中NF3中N原子的杂化类型是 ,分子的空间构型是 。
②叠氮酸(HN3)是一种弱酸,可电离出N3-,其电离方程式 。另写出两种与N3-互为等电子体的分子 、 。
③氮元素的氢化物—NH3是一种易液化的气体,其易液化的原因是 ;
(3)配合物[Cu(NH3)4]Cl2中Cu2+的配位数是 。
(4) (CH3)3NH+和AlCl4—可形成离子液体。离子液体由阴、阳离子组成,熔点低于100℃,其挥发性一般比有机溶剂________(填“大”或“小”),可用作________(填代号)。
a.助燃剂 b.“绿色”溶剂 c.复合材料 d.绝热材料
三氯化铬是化学合成中的常见物质,三氯化铬易升华,在高温下能被氧气氧化。制备三氯化铬的流程如下图所示:
(1)重铬酸铵分解产生的三氧化二铬(Cr2O3难溶于水)需用蒸馏水洗涤,如何用简单方法判断其已洗涤干净?。
(2)已知CCl4沸点为76.8℃,为保证稳定的CCl4气流,适宜的加热方式是。
(3)用下图装置制备CrCl3时,
反应管中发生的主要反应为: Cr2O3+3CCl4==2CrCl3+3COCl2,则向三颈烧瓶中通入N2的作用为:
①;
②。
(4)样品中三氯化铬质量分数的测定:称取样品0.3000g,加水溶解并定容于250mL容量瓶中。移取25.00mL于碘量瓶(一种带塞的锥形瓶)中,加热至沸后加入1g Na2O2,充分加热煮沸,适当稀释,然后加入过量2mol·L–1H2SO4至溶液呈强酸性,此时铬以Cr2O72–存在,再加入1.1g KI,加塞摇匀,充分反应后铬以Cr3+存在,于暗处静置5min后,加入1mL指示剂,用0.0250mol·L–1标准Na2S2O3溶液滴定至终点,平行测定三次,平均消耗标准Na2S2O3溶液21.00mL。(已知:2Na2S2O3+I2 == Na2S4O6+2NaI)
①滴定实验可选用的指示剂名称为,判定终点的现象是;若滴定时振荡不充分,刚看到局部变色就停止滴定,则会使样品中无水三氯化铬的质量分数的测量结果(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
②加入Na2O2后要加热煮沸,其主要原因是。
③加入KI时发生反应的离子方程式为。
④样品中无水三氯化铬的质量分数为。(结果保留一位小数)
(14分)氢能以其洁净、高效、高热值、环境友好等特点成为最有前途的新能源,制氢和储氢的方法有很多。
(1)下图所示电化学装置工作时均与H2有关。
①图A所示装置可用于电解K2MnO4制KMnO4,通电一段时间后阴极附近溶液的pH将会(填“增大”、“减小”或“不变”) 。
②图B所示装置为吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池的原理,
开关连接用电器时,镍电极发生(填“氧化”或“还原”)反应;开关连接充电器时,阳极的电极反应为。
(2)热化学循环法制氢。已知:
①2Br2(g)+2CaO(s) == 2CaBr2(s)+O2(g) △H= —146kJ·mol—1
②3FeBr2(s)+4H2O(g) == Fe3O4(s)+6HBr(g)+H2(g) △H= +384kJ·mol—1
③CaBr2(s)+H2O(g) == CaO(s)+2HBr(g) △H= +212kJ·mol—1
④Fe3O4(s)+8HBr(g) == Br2(g)+3FeBr2(s)+4H2O(g) △H= —274kJ·mol—1
则2H2O(g) == 2H2(g)+O2(g)的△H=kJ·mol—1。
(3)光电化学分解制氢,原理如图所示,钛酸锶光电极的电极反应为4OH–– 4e–===O2+2H2O,则铂电极的电极反应为。
(4)生物质制氢,若将生物质气化炉中出来的气体[主要有CH4、CO2、H2O(g)、CO及H2]在1.01×105Pa下进入转换炉,改变温度条件,各成分的体积组成关系如下图所示。下列有关图像的解读正确的是。
A.利用CH4与H2O(g)及CO2转化为合成气CO和H2理论上是可行的 |
B.CH4(g)+CO2(g)→2CO(g)+2H2(g)和CH4(g)+H2O(g) → CO(g)+3H2(g),都是放热反应 |
C.CH4与CO2及H2O(g)转化为合成气CO和H2的适宜温度约为900℃ |
D.图像中曲线的交点处表示反应达到平衡 |
(5)LiBH4具有非常高的储氢能力,分解时生成氢化锂和两种单质,试写出该分解反应的化学方程式。
(10分)以Al(OH)3、H2SO4、工业(NH4)2SO4(含FeSO4)为原料制备透明氧化铝陶瓷的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)写出氧化步骤中发生的主要反应的离子方程式。
(2)如何检验中和液中的杂质离子已完全除尽?。
(3)固体NH4Al(SO4)2·12H2O[相对分子质量:453]在加热时,固体残留率随温度的变化如图所示。
633℃时剩余固体的成分化学式为。
(4)综上分析,流程图中M的主要成分的化学式为,M可用一种物质吸收以实现循环利用,该物质的名称是。
焦亚硫酸钠(Na2S2O5)常用作食品漂白剂。其制备工艺流程如下:
已知:反应Ⅱ包含2NaHSO3Na2S2O5+H2O等多步反应。
(1)实验室制取氨气的化学方程式:。
(2)“灼烧”时发生反应的化学方程式:。
(3)已知Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2,其离子方程式为:。
(4)副产品X的化学式是:;可循环利用的物质是:__________________。
(5)为了减少产品Na2S2O5中杂质含量,需控制反应Ⅱ中气体与固体的物质的量之比约为。
新型高效的甲醇燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH3OH和O2,电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示。
回答下列问题:
①甲醇燃料电池正极、负极的电极反应分别为___________________、_________________。
②闭合K开关后,a、b电极上均有气体产生,其中a电极上得到的是___________________,电解氯化钠溶液的总反应方程式为____________________________________________。
③若每个电池甲醇用量为3.2g,且反应完全,则理论上通过电解池的电量为__________(法拉第常数F=9.65×104 C · mol-1列式计算),最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。
④若用该装置中的电解池精炼铜,在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极________(填“a”或“b”);在电极b上发生的电极反应式为____________________________________。