【化学——选修3：物质结构与性质】已知 A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期主族元素，A的周期数等于其主族序数，B原子的价电子排布为nsnnpn，D是地壳中含量最多的元素。E是第四周期的p区元素且最外层只有2对成对电子，F元素的基态原子第四能层只有一个电子，其它能层均已充满电子。
（1）基态E原子的价电子排布图_______________。
（2）B、C、D三元素第一电离能由大到小的顺序为 （用元素符号表示）。
（3）BD32-中心原子杂化轨道的类型为________杂化；CA4+的空间构型为__________（用文字描述）。
（4）1mol BC－中含有π键的数目为______NA。
（5）D、E元素最简单氢化物的稳定性 _____＞ _____（填化学式），理由是 。
（6）C、F两元素形成的某化合物的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式是_____，C原子的配位数是_____。若相邻C原子和F原子间的距离为a cm，阿伏伽德罗常数为NA，则该晶体的密度为______g／cm3（用含a、NA的符号表示）。
工业利用精炼镁渣(含有MgO、KCl、MgCl2、BaCl2、CaCl2、FeCl3等杂质)回收MgCl2的工业流程如下:
已知:25 ℃时有关物质的溶度积如下:
| 物质 |
CaCO3 |
MgCO3 |
BaCO3 |
Mg(OH)2 |
Fe(OH)3 |
| Ksp |
4.96×10-9 |
6.82×10-6 |
5.1×10-9 |
5.61×10-12 |
2.64×10-38 |
回答下列问题:
(1)写出溶解时的离子方程式。
(2)溶解时温度不能太高,也不宜太低,要求控制在35 ℃左右,其理由是。
(3)操作Ⅰ包含多个操作,分别为,过滤,洗涤,烘干。烘干时需要减压烘干,原因是。
(4)为减少Na2CO3的用量和提高产品质量,在中和工序(中和后溶液接近中性)结束前要检验溶液中是否存在离子,选择检验该离子的原因是。
(5)母液的主要成分。
某化学兴趣小组用铝土矿(主要成分为A12 O3,还含有SiO2及铁的氧化物)提取氧化铝作冶炼铝的原料,提取的操作过程如下:
(1)在过滤操作中,除烧杯、玻璃棒外,还需用到的玻璃仪器有;洗涤沉淀的操作是。
(2)实验室制备氢氧化铝的方案有多种。现提供铝屑、氢氧化钠溶液、稀硫酸三种药品,若制备等量的氢氧化铝,请你从药品用量最少的角度出发,设计出最佳实验方案(方案不必给出),写出此方案中发生反应的离子方程式:,此方案中所用药品的物质的量之比是:n(Al)∶n(H2SO4)∶n(NaOH) =。
(3)兴趣小组欲对铝土矿中铁元素的价态进行探究:取少量固体,加入过量稀硝酸,加热溶解;取少许溶液滴加KSCN溶液后出现红色。由此得出铁元素的价态为+3的结论。请指出该结论是否合理并说明理由。
(1)甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
Ⅰ:CH4 (g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH="+206.0" kJ·mol-1
Ⅱ:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH="-129.0" kJ·mol-1
CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH (g)和H2(g)的热化学方程式为。
(2)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用如图装置实现上述过程:
①写出阳极电极反应式:。
②写出除去甲醇的离子方程式:。
(3)写出以NaHCO3溶液为介质的Al—空气原电池的负极反应式:。
(4)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图:
①电源的负极为(填“A”或“B”)。
②阳极室中发生的反应依次为。
③电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将;若两极共收集到气体13.44 L(标准状况),则除去的尿素为g (忽略气体的溶解)。
A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:
| 阳离子 |
Na+、K+、Cu2+ |
| 阴离子 |
S 、OH- |
如图1所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯中依次盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。请回答下列问题:
(1) M为直流电源的极,b电极上发生的电极反应为。
(2)计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为。
(3)写出乙烧杯中的总反应的离子方程式:。
(4)要使丙烧杯中的C溶液恢复到原来的状态,需要进行的操作是(写出要加入的物质和质量)。
电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。某工程师为了从废液中回收铜,重新获得FeCl3溶液,设计了下列实验步骤:
写出一个能证明还原性Fe比Cu强的离子方程式:。
该反应在上图步骤中发生。请根据上述反应设计一个原电池,在方框中画出简易装置图(标出电极名称、电极材料、电解质溶液)。
上述过程回收的铜是粗铜,为了获得更纯的铜必须进行电解精炼。写出电解精炼时阳极材料及主要的电极反应式。