(10分)化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。
氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极):
(1)对于氢氧燃料电池,下列叙述不正确的是________。
A.a电极是负极,OH-移向负极 |
B.b电极的电极反应为:O2+2H2O+4e-===4OH- |
C.电池总反应式为:2H2+O2![]() |
D.电解质溶液的pH保持不变 |
E.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
(2)上图右边装置中盛有AgNO3溶液,当氢氧燃料电池工作一段时间后,AgNO3溶液的pH_____________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)已知甲醇的燃烧热ΔH=-726.5 kJ/mol,在直接以甲醇为燃料的电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为_______________,正极的反应式为______________。
理想状态下,该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ,则该燃料电池的理论效率为__________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。
有A、B、C、D四种元素,其中A元素和B元素的原子都有1个未成对电子,A+比B-少一个电子层,B原子得一个电子填入3p轨道后,3p轨道已充满;C原子的p轨道中有3个未成对电子,其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大;D的最高化合价和最低化合价的代数和为4,其最高价氧化物中含D的质量分数为40%,且其核内质子数等子中子数。R是由A、D两元素形成的离子化合物,其中A+与D2一离子数之比为2:1。请回答下列问题:
(1)A元素形成的晶体内晶体类型应属于(填写“六方”、“面心立方”或“体心立方”)堆积,空间利用率为。
(2)C3-的电子排布式为,在CB3分子中C元素原子的原子轨道发生的是杂化,CB3分子的VSEPR模型为。
(3)C的氢化物在水中的溶解度如何,为什么具有这样的溶解性。
(4)D元素与同周期相邻元素的第一电离能由大到小的关系是:
(用元素符号表示);用一个化学方程式说明B、D两元素形成的单质的氧化性强弱:。
(5)如图所示是R形成的晶体的晶胞,该晶胞与CaF2晶胞结构相似,设晶体密度是p g·cm-3试计算R晶体中A+和D2-最短的距离。
(阿伏加德罗常数用NA表示,只写出计算式,不用计算)
叠氮化钠(NaN3)是一种无色晶体,常见的两种制备方法为回答下列问题:
(1)氮所在的周期中,电负性最大的元素是,第一电离能最小的元素是。
(2)基态氮原子的L层电子排布图为。
(3)与N3-互为等电子体的分子为(写出一种)。依据价层电子对互斥理论,NO3-的空间构型为。
(4)氨基化钠(NaNH2)和叠氮化钠(NaN3)的晶体类型为。叠氮化钠的水溶液呈碱性,用离子方程式表示其原因:。
(5)N20沸点(一88.49℃比NH3沸点(一33.34℃)低,其主要原因是
(6)安全气囊的设计原理为
①氮分子中δ键和π键数目之比为。
②铁晶体中存在的化学键类型为。
③铁晶体为体心立方堆积,其晶胞如图所示,晶胞边长为a cm,该铁晶体密度为
(用含a、NA的表达式表示,其中NA为阿伏加德罗常数)。
原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期,其中A原子核是一个质子;B原子核外电子有6种不同的运动状态,B与C可形成正四面体型分子,D原子外围电子排布为3d104s1。请回答下列问题:
(1)这四种元素中电负性最大的是(填元素符号)、第一电离能最小的是(填元素符号);
(2)C所在的主族元素气态氢化物中,沸点最低的是(填化学式);
(3)B元素可形成多种单质,其中“只有一层原子厚”的物质,被公认为目前世界上已知的最薄、最坚硬、传导电子速度最快的新型材料,该材料晶体结构如图所示,其原子的杂化类型为;
(4)D的醋酸盐晶体局部结构如右图,该晶体中含有的化学键是(填选项序号);
①极性键 ②非极性键 ③配位键 ④金属键
(5)某学生所做的有关D元素的实验流程如下图:
第①步产生的棕色的烟属于(填一种分散系),如第②步加大量水,溶液呈色,
写出第⑤步反应的离子方程式:。
为了验证木炭可被浓H2SO4氧化成CO2,选用下图所示仪器(内含物质)组装成实验装置:
(1)如按气流由左向右流向,连接上述装置的正确顺序是(填各接口字母):
接,接,接;
(2)仪器乙、丙应有怎样的实验现象才表明已检验出CO2?
乙中 ____,丙中 ______;
(3)丁中酸性KMnO4溶液的作用是;
(4)写出甲中反应的化学方程式。
A、B、C、D 4种元素,A元素所处的周期数、主族序数、原子序数均相等;B的原子半径是其所在主族中最小的,B的最高价氧化物对应水化物的化学式为HBO3;C元素原子的最外层电子数比次外层少2个;C的阴离子与D的阳离子具有相同的电子排布,两元素可形成化合物D2C.
(1)B元素的名称________;B在周期表中的位置第______周期,第________族;
(2)A、B形成的化合物的电子式________;
(3)C的元素符号________,C的最高价氧化物的化学式________;
(4) D的最高价氧化物对应的水化物的化学式________.