[化学——物质结构与性质]
氢能是一种洁净的可再生能源,制备和储存氢气是氢能开发的两个关键环节。
Ⅰ.氢气的制取
(1)水是制取氢气的常见原料,下列说法正确的是 (填序号)。
A.H3O+的空间构型为三角锥形
B.水的沸点比硫化氢高
C.冰晶体中,1 mol水分子可形成4 mol氢键
(2)科研人员研究出以钛酸锶为电极的光化学电池,用紫外线照射钛酸锶电极,使水分解产生氢气。已知钛酸锶晶胞结构如图,则其化学式为 。
Ⅱ.氢气的存储
(3)Ti(BH4)2是一种储氢材料。
①Ti原子在基态时的核外电子排布式是 。
②Ti(BH4)2可由TiCl4和LiBH4反应制得,TiCl4熔点-25.0℃,沸点136.94℃,常温下是无色液体,则TiCl4晶体类型为 。
(4)最近尼赫鲁先进科学研究中心借助ADF软件对一种新型环烯类储氢材料(C16S8)进行研究,从理论角度证明这种分子中的原子都处于同一平面上(结构如图所示),每个平面上下两侧最多可储存10个H2分子。
①元素电负性大小关系是:C S(填“>”、“=”或“<”)。
②分子中C原子的杂化轨道类型为 。
③有关键长数据如下:
|
C—S |
C=S |
C16S8中碳硫键 |
键长/pm |
181 |
155 |
176 |
从表中数据可以看出,C16S8中碳硫键键长介于C—S与C=S之间,原因可能是: 。
④C16S8与H2微粒间的作用力是 。
某100mL的CuCl2溶液中,已知溶液中的Cl-的浓度为0.2mol/L。现将一定量的铁粉投入到该溶液中,回答下列问题:(忽略反应过程中体积变化)
(1)原溶液中Cu2+的浓度为;(2)反应后测得Cl-的浓度为;
(3)若反应后测得Fe2+的溶液为0.05mol/L,则反应生成铜单质的质量为g;
(4)剩余的Cu2+的浓度为mol/L。
取1.43 g Na2CO3·10H2O溶于水配成100 mL溶液,Na+物质的量浓度为;取出20 mL该溶液用蒸馏水稀释,使Na2CO3溶液物质的量浓度变为0.004 mol/L,加入蒸馏水的体积(设稀释时,对溶液体积的影响忽略不计)为。
9.2 g氮的氧化物N2Ox中含氮原子0.2 mol,则N2Ox的摩尔质量为;x=,
(10分) Ⅰ硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。
(1)将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:
S2--2e-===S (n-1)S+S2-===S
①写出电解时阴极的电极反应式:________________。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成__________________________。
Ⅱ.用FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫;过滤后,再以石墨为电极,在一定条件下电解滤液。
FeCl3与H2S反应的离子方程式为________________________________________________。
电解池中H+在阴极放电产生H2,阳极的电极反应为___________________________________。
综合分析的两个反应,可知该实验有两个显著优点:
①H2S的原子利用率100%;②。
(7分)(1)实验测得:在室温下1L水中只有10-7mol的水电离,列式计算水的电离平衡常数KH2O;
(2)已知水在25℃和100℃时,其电离平衡曲线如图所示,则25℃时水的电离平衡曲线应为_____(填“A”或“B”),请说明理由。