(13分)下图为元素周期表的一部分,请参照元素①~⑧在表中的位置,回答下列问题
(1)表中某元素最高正价氧化物的水化物与其氢化物之间能相互反应生成离子化合物,则该离子化合物的名称是______,由元素④、⑥、⑦、⑧形成的简单离子的半径由大到小的顺序是_______(用离子符号表示,下同)。②、④、⑤元素的氢化物的沸点由高到低的顺序是____________。
(2)分别由上述两种元素组成、均为10e-的阴、阳离子,在加热条件下反应生成两种10e-的分子,写出该离子反应方程是________________。
(3)由表中四种元素形成X、Y、Z、M、N等常见物质,X、Y含有一种相同元素,其中X焰色反应呈黄色,可发生以下反应:
①X、Y与水混合后反应的离子方程式为________________。
②N→⑦的单质反应的化学方程式为_________________。
③若将Y溶液加热蒸干、灼烧后得到的物质的化学式是________________。
【化学——选修3:物质结构与性质】
磷元素在生产和生活中有广泛的应用。
(1)P原子价电子排布图为__________________________。
(2)四(三苯基膦)钯分子结构如下图:
P原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上,钯原子的杂化轨道类型为___________;判断该物质在水中溶解度并加以解释_______________________。该物质可用于右上图所示物质A的合成:物质A中碳原子杂化轨道类型为__________________;一个A分子中手性碳原子数目为__________________。
(3)在图示中表示出四(三苯基膦)钯分子中配位键:
(4)PCl5是一种白色晶体,在恒容密闭容器中加热可在148 ℃液化,形成一种能导电的熔体,测得其中含有一种正四面体形阳离子和一种正六面体形阴离子,熔体中P-Cl的键长只有198 nm和206 nm两种,这两种离子的化学式为 ;正四面体形阳离子中键角小于PCl3的键角原因为__________________;该晶体的晶胞如右图所示,立方体的晶胞边长为a pm,NA为阿伏伽德罗常数的值,则该晶体的密度为_________g/cm3。
(5)PBr5气态分子的结构与PCl5相似,它的熔体也能导电,经测定知其中只存在一种P-Br键长,试用电离方程式解释PBr5熔体能导电的原因 。
工业生产硝酸铵的流程如下图所示:
(1)硝酸铵的水溶液呈 (填“酸性”、“中性”或“碱性”);其水溶液中各离子的浓度大小顺序为 。
(2)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H < 0,当反应器中按n(N2):n(H2)=1:3投料,分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如下图。
①曲线a对应的温度是 。
②关于工业合成氨的反应,下列叙述正确的是 。
A.及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率 |
B.P点原料气的平衡转化率接近100%,是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件 |
C.上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)>K(N) |
D.M点比N点的反应速率快 |
E.如果N点时c(NH3)=0.2 mol·L-1,N点的化学平衡常数K ≈ 0.93 L2/mol2
(3)尿素[ CO(NH2)2 ]是一种非常重要的高效氮肥,工业上以NH3、CO2为原料生产尿素,该反应实际为两步反应:
第一步:2NH3(g)+CO2(g)===H2NCOONH4(s) ΔH=-272 kJ·mol-1
第二步:H2NCOONH4(s)===CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH=+138 kJ·mol-1
写出工业上以NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式: 。
(4)某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳,实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下左图所示:
①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第_________步反应决定,总反应进行到_________min时到达平衡。
②在上右图中画出第二步反应的平衡常数K随温度的变化的示意图。
(5)电解尿素[ CO(NH2)2 ]的碱性溶液制纯净氢气的过程中同时产生氮气。电解时,阳极的电极反应式为______________________。
Ni元素化合物在生活中有非常重要的应用。纳米NiO可以制备超级电容器,NiOOH是制作二次电池的重要材料。现以NiSO4为原料生产纳米NiO和NiOOH流程如下:
(1)制备NiOOH过程中,NiSO4溶液配制方法__________________;过滤、洗涤后,得到Ni(OH)2固体,如何证明Ni(OH)2已经完全洗净______________;NaClO氧化Ni(OH)2的离子方程式为_________________。
(2) 已知Ksp[Ni(OH)2] = 2×10-15。室温下,欲加入一定量 NaOH固体使1L 含有0.001 mol·L-1的NiSO4和0.0001 mol·L-1的H2SO4溶液中残留c(Ni2+)≤2×10-7 mol·L-1,并恢复至室温,所加入的NaOH的固体质量至少为________g。
(3)NH3·H2O的浓度对纳米NiO的产率产生很大影响。右图为NiSO4的物质的量一定时,不同的反应物配比对纳米氧化镍收率的影响。请解释反应物NH4HCO3 和NiSO4的物质的量比在2.5至4.0时,收率升高的原因__________________。
(4)制备纳米 NiO 时,加入一些可溶于水的有机物(如:吐温—80)能制得更优质的纳米材料,原因是__________________。
(5)沉降体积是超细粉体的一个重要参数,若颗粒在液相中分散性好,则沉降体积较小;若颗粒分散性较差,则易引起絮凝沉降体积较大。右图是吐温—80 的加入量与前体在液体石蜡中沉降体积的关系曲线。
通过右图分析,吐温—80的最佳加入量为__________mL。
(6)NiOOH是制备镍镉电池的原料,某镍镉电池的总反应为
Cd+2NiOOH + 2H2OCd(OH)2+ 2Ni(OH)2
该电池放电时正极电极反应式为______________________________。
【选修3:物质结构与性质】
金属钛性能优越,被誉为继Fe、Al后应用广泛的“第三金属”。
(1)Ti基态原子的电子排布式为____________________________。
(2)钛能与B、C、N、O等非金属元素形成稳定的化合物。电负性:C________(填“>”或“<”,下同)B;第一电离能:N________O,原因是_________________________。
(3)月球岩石——玄武岩的主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)。FeTiO3与80%的硫酸反应可生成TiOSO4。SO42-的空间构型为_________________形,其中硫原子采用______________杂化,写出SO42-的一种等电子体的化学式:______________________。
(4)Ti的氧化物和CaO相互作用能形成钛酸盐CaTiO3,CaTiO3的晶体结构如图所示(Ti4+位于立方体的顶点)。该晶体中,Ti4+和周围___________个O2-相紧邻。
(5)Fe能形成多种氧化物,其中FeO晶胞结构为NaCl型。晶体中实际上存在空位、错位、杂质原子等缺陷,晶体缺陷对晶体的性质会产生重大影响。由于晶体缺陷,在晶体中Fe和O的个数比发生了变化,变为FexO(x<1),若测得某FexO晶体密度为5.71 g·cm-3,晶胞边长为4.28×10-10 m,则FexO中x=__________(用代数式表示,不要求算出具体结果)。
【选修2:化学与技术】锌是一种应用广泛的金属,目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌。某含锌矿的主要成分为ZnS(还含少量FeS等其他成分),以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行,所产生焙砂的主要成分的化学式为___________。
(2)焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸,该酸可用于后续的____________________操作。
(3)浸出液“净化”过程中加入的主要物质为___________ ,其作用是__________________。
(4)电解沉积过程中的阴极采用铝板,阳极采用Pb-Ag合金惰性电极,阳极逸出的气体是________。
(5)改进的锌冶炼工艺,采用了“氧压酸浸”的全湿法流程,既省略了易导致空气污染的焙烧过程,又可获得一种有工业价值的非金属单质。“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为___________。