ⅤA族的氮、磷、砷(As)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含ⅤA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:
(1)白磷单质中的P原子采用的轨道杂化方式是 。
(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为 。
(3)As原子序数为 ,其核外M层和N层电子的排布式为 。
(4)NH3的沸点比PH3 (填“高”或“低”),原因是 。
P的立体构型为 。
(5)H3PO4的K1、K2、K3分别为7.6×10-3、6.3×10-8、4.4×10-13。硝酸完全电离,而亚硝酸K=5.1×10-4,请根据结构与性质的关系解释:
①H3PO4的K1远大于K2的原因 ;
②硝酸比亚硝酸酸性强的原因 。
(6)NiO晶体结构与NaCl晶体类似,其晶胞的棱长为a cm,则该晶体中距离最近的两个阳离子核间的距离为 cm(用含有a的代数式表示)。在一定温度下NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”(如下页图),可以认为氧离子作密致单层排列,镍离子填充其中,列式并计算每平方米面积上分散的该晶体的质量为 g(氧离子的半径为1.40×10-10 m)。
以石油裂解气为原料,通过一系列化学应可得到重要的化工产品增塑剂G。
(1)E是一种石油裂解气,能使酸性高锰酸钾溶液褪色。同温同压下,E的密度是H2的21倍。核磁共振氢谱显示E有3种不同化学环境的氢原子,其个数比为1:2:3。E的结构简式为。
(2)反应类型:①,④。
(3)反应条件:③,⑥。
(4)反应②、③的目的是。
(5)反应⑤的化学方程式为。
(6)B被氧化成C的过程中会有中间产物生成,该中间产物可能是(写出一种物质的结构简式),检验该物质存在的试剂是。
(7)G的结构简式为。
氨气是一种重要的物质,可用于制取化肥和硝酸等。
(1)氨气催化氧化的化学方程式为。(2)工业合成氨的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);△H=-92.2kJ/mol。
有关键能:N="N945.6kJ/mol" N-H391.0kJ/mol,则H—H键能为。
(3)500°C、50Mpa时,在容积为VL的定容器中加入n mol N2、3n mol H2,反应达到平衡后N2的转化率为a。则容器内气体的压强反应前与平衡时的比值为。
(4)合成氨原料中的H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。部分1mol物质完全燃烧生成常温下稳定氧化物的△H数据如下表:
物质 |
△H(kJ/mol) |
H2(g) |
-285.8 |
CO(g) |
-283.0 |
CH4(g) |
-890.3 |
已知1 mol H2O(g)转变为1molH2O(l)时放热44.0kJ。写出CH4和水蒸气在高温下反应得到CO和H2的热化学方程式。
(5)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池。写出该电池的正极反应式。
(6)若把标准状况下6.72L氨气通入到100g19.6%的硫酸溶液中,所得溶液中的溶质是
,溶液中离子浓度从大到小的顺序是。
下表是元素周期表的一部分,A、B、C、D、E、X、Y是一表中给出元素组成的常见单质或化合物。
I.已知A、B、C、D、E、X存在如图所示转化关系(部分生成物和反应条件略去)
(1)若E为氧化物,则A的化学式为,A与水反应的化学方程式为。
①当X是碱性盐溶液,C分子中有22个电子时,则C的电子式为,表示X呈碱性的离子方程式为。
②当X为金属单质时,X与B的稀溶液反应生成C的离子方程式为。
(2)若E为单质气体,D为白色沉淀,A的化学式可能是,B含有的化学键类型为,C与X反应的离子方程式为。
(3)若B为单质气体,D可与水蒸气在一定条件下发生可逆反应,生成C和一种可燃性气体单质,写出该可逆反应的化学方程式。t°C时,在密闭恒容的某容器中投入等物质的量的D和水蒸气,一段时间后达到平衡,该温度下反应的平衡常数K=1,D的转化率为。
II.元素周期是人们研究物质性质的重要工具。
(1)As在周期表中的位置。
(2)As的原子结构示意图为,其氢化物的化学式为。
(3)Y由②⑥⑦三种元素组成,它的水溶液是一种生活中常见的消毒剂。As可与Y的溶液反应,生成As最高价含氧酸,该反应的化学方程式为,当消耗1mol还原剂时,电子转移了mol。
小苏打、胃舒平都是常用的中和胃酸的药物。
(1)若小苏打每片含0.42gNaHCO3,则2片小苏打片和胃酸完全中和,被中和的氢离子是mol。
(2)若胃舒平每片含0.195gAl(OH)3,则中和胃酸时,6片小苏打片相当于胃舒平片。
火力发电在能源利用中占较大比重,但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法,其工艺流程如下图所示:
(1)天然海水呈碱性,写出SO2与OH-反应的离子方程式:。
(2)天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3分子,使用氧气将其氧化的化学原理是
(用化学方程式表示)。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放,该操作的主要目的是。