硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)均属于硼族元素(第ⅢA族),它们的化合物或单质
都有重要用途。回答下列问题:
(1)写出基态镓原子的电子排布式 。
(2)已知:无水氯化铝在178℃升华,它的蒸气是缔合的双分于(Al2Cl6),更
高温度下Al2Cl6则离解生成A1Cl3单分子。
①固体氯化铝的晶体类型是 ;
②写出Al2Cl6分子的结构式 ;③单分子A1Cl3的立体构型是 ,缔合双分子Al2Cl6中Al原子的轨道杂化类型是 。
(3)晶体硼的结构单元是正二十面体,每个单元中有12个硼原予(如图)
其中有两个原子为10 B,其余为11B,则该结构单元有 种不同的结构
类型。
(4)金属铝属立方晶系,其晶胞边长为405 pm,密度是2.70g·cm-3,计算确
定其晶胞的类型(简单、体心或面心立方) ;晶胞中距离最近的铝原
子可看作是接触的,列式计算铝的原子半径r(A1)= pm。
(15分)二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H 1=-90.7 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 2=-23.5 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H 3=-41.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H= kJ·mol-1。
(2)下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有 。
A.使用过量的CO B.升高温度C.增大压强
(3)反应③能提高CH3OCH3的产率,原因是 。
(4)将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1L的反应器中,一定条件下发生反应:
4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)△H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示,下列说法正确的是 。
A.△H<0
B.P1<P2<P3
C.若在P3和316℃时,起始n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率小于50%
(5)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为 时最有利于二甲醚的合成。
(6)图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为 。
(7)甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是:CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O,
CH3HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较,该工艺的优点是反应温度低,转化率高,其缺点是 。
(16分)用芒硝(Na2SO4·10H2O)制备纯碱、铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]的生产工艺流程图如下所示:
(1)溶液C中的溶质主要是 。
(2)铵明矾的溶液呈 性,铵明矾可用于净水,用离子方程式说明原理 。
(3)过程Ⅰ反应温度不能超过40℃,主要原因是 。
(4)运用化学平衡原理解释Na2SO4溶液稍过量的原因
(5)滤液E中溶质离子为
(6)写出工艺流程中焙烧的反应方程式
工业上从电解精炼铜的阳极泥(含金、银、铜、硒等单质)中提取硒的湿法工艺流程如下:
(1)向溶液X中加入铁屑的作用是______ ,此操作中不能加入过量铁粉的原因是______。
(2)检验溶液Z中阴离子的操作方法是______。
(3)过滤操作中要用到玻璃棒,请另举两例用到玻璃棒的实验或操作:______。
(4)实验室中制取SO2的原理为:,此处应使用______(填“较浓的硫酸”或“稀硫酸”),原因是______。制取SO2的装置,最好选用下图中的______。
(5)粗硒中硒的含量可用如下方法测定:通过用Na2S2O3标准溶液(显碱性)滴定反应②中生成的I2来计算硒的含量。滴定操作中用到的玻璃仪器有_______。实验中准确称量0.1200g粗硒样品,滴定中消耗0.2000mol
的Na2S2O3溶液27.60mL,则粗硒样品中硒的质量分数为 。
【改编】(18分)NOx、SO2是主要的大气污染物,科学处理这些污染物对改善人们的生存环境具有重要的现实意义。
(1)利用甲烷催化还原氮氧化物。已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-574kJ•mol-1
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-867kJ•mol-1
则CH4与NO反应生成N2与CO2的热化学方程式为:______________________________________。
(2)利用氧化氮氧化物的流程如下:
写出反应Ⅱ的化学方程式 ___________________;已知反应I的化学方程式为2NO+ClO2+H2O=NO2+HNO3+HCl,若反应Ⅱ中生成N2的体积(标准状况下)为2.24L,则反应I中转移电子的物质的量为_________,还原剂的质量为_________。
(3)常温下,用NaOH溶液吸收SO2得到pH=9的Na2SO3溶液,吸收过程中水电离出的OH‾浓度_________(填“增大”、“减小”或“不变”);试计算溶液中 。
(常温下H2SO3的电离常数:)
(4)利用Fe2(SO4)3溶液也可处理SO2废气,其流程如下图所示。
①简述用Fe2(SO4)3晶体配制溶液A的方法__________________。
②写出向溶液A中通入含SO2废气反应的离子方程式______________________________。
③设计实验验证溶液B是否仍具有处理废气的能力,简述实验的操作、现象和结论_______________。
(17分)金属镍具有优良的物理和化学特性,是高技术产业的重要原料。
(1)羰基法提纯镍涉及的反应为:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)
①当温度升高时,减小,则H 0(填“>”或“<”)。
②一定温度下,将一定量的粗镍和CO加入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________(填代号)。
若在相同温度下,上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行,平衡常数 (填“增大”、“不变”或“减小”),反应进行3s后测得Ni(CO)4的物质的量为0.6mol,则0—3s内的平均反应速率v(CO)=____mol。
③要提高上述反应中CO的转化率,同时增大反应速率,可采取的措施为____________________(写出一条措施即可)。
(2)以NiS04溶液为电解质溶液进行粗镍(含Fe、Zn、Cu、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是____________(填代号)。(已知氧化性:)
a.电解过程中,化学能转化为电能
b.粗镍作阳极,发生还原反应
c.利用阳极泥可回收Cu、Pt、Au等金属
d.粗镍精炼时通过的电量与阴极析出镍的质量成正比
(3)工业上用硫化镍(NiS)作为电极材料冶炼镍。电解时,硫化镍中的硫元素以单质形态沉积在某电极附近,镍元素以Ni2+形态进入电解液中,如图所示。硫化镍与电源的____________(填“正极”或“负极”)相接。写出阳极的电极反应式________________。