已知Fe3O4可表示成(FeO·Fe2O3),水热法制备Fe3O4纳米颗粒的总反应为:
3Fe2++2S2O+O2+4OH-=Fe3O4+S4O62-+2H2O,下列说法正确的是( )
A. O2和S2O是氧化剂,Fe2+是还原剂
B. 每生成1mol Fe3O4,则转移电子数为2mol
C. 参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1﹕1
D. 若有2mol Fe2+被氧化,则被Fe2+还原的O2为0.5mol
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有某可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g);△H="Q" kJ/mol如图表示外界条件(温度、压强)的变化对上述反应的影响。下列判断正确的是
A. a+b<c时,y轴表示平衡混合气中C的质量分数
B. a+b>c时,y轴表示平衡混合气的平均摩尔质量
C. Q > 0时,y轴表示达到平衡时B的转化率
D. Q < 0时,y轴表示达到平衡时A的浓度
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[化学——选修3:物质结构与性质]金属钛(Ti)被誉为21世纪金属,具有良好的生物相容性,它兼具铁的高强度和铝的低密度,其单质和化合物具有广泛的应用价值.氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体,由于具有令人满意的仿金效果,越来越多地成为黄金的代替品.以TiCl4为原料,经过一系列反应可以制得Ti3N4和纳米TiO2(如图1).
图中的M是短周期金属元素,M的部分电离能如下表:
I1 | I2 | I3 | I4 | I5 | |
电离能/kJ•mol﹣1 | 738 | 1451 | 7733 | 10540 | 13630 |
请回答下列问题:
(1)Ti的基态原子外围电子排布式为_____________.
(2)M是_____(填元素符号),该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积,配位数为_____。
(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,纳米TiO2催化的一个实例如图2所示.化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子有__ 个,化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为________________。
(4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似,如图3所示,该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm,则该氮化钛的密度为____________________g•cm﹣3(NA为阿伏加德罗常数的值,只列计算式)。该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有__________。
(5)科学家通过X﹣射线探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似.且知三种离子晶体的晶格能数据如下:
离子晶体 | NaCl | KCl | CaO |
晶格能/kJ•mol﹣1 | 786 | 715 | 3401 |
KCl、CaO、TiN三种离子晶体熔点由高到低的顺序为_____________________.
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碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3,简称DMC),是一种无毒、用途广泛的化工原料,被誉为当今有机合成的“新基石”。
(1)浙江大学用甲醇、CO、O2在常压、70~120℃和催化剂的条件下合成DMC的研究开发。已知:
(ⅰ)CO的标准燃烧热:283.0 kJ•mol﹣1,
(ⅱ)1mol H2O(l)完全蒸发变成H2O(g)需吸收44kJ的热量
(ⅲ)2CH3OH(g)+CO2(g) CH3OCOOCH3(g)+H2O(g) △H=﹣15.5kJ•mol﹣1
则2CH3OH(g)+CO(g)+1/2O2(g) CH3OCOOCH3(g)+ H2O(l) △H=______.
该反应在常压和70~120℃条件下就能自发反应的原因是___________________.
(2)甲醇和CO2可直接合成DMC:
2CH3OH(g)+CO2(g) CH3OCOOCH3(g)+H2O(g),但由于甲醇转化率通常不会超过1%,因此制约该反应走向工业化生产.
①写出该反应平衡常数表达式:______________________________.
②在恒容密闭容器中发生上述反应,能说明已达到平衡状态的是__________(选填编号)。
A.v正(CH3OH)=2v逆(CO2) B.CH3OCOOCH3与H2O的物质的量之比保持不变
C.容器内气体的密度不变 D.容器内压强不变
③某研究小组在某温度下,在100mL恒容密闭容器中投入2.5mol CH3OH(g)、适量CO2和6×10﹣5 mol催化剂,研究反应时间对甲醇转化数(TON)的影响,其变化曲线如图所示。(计算公式:TON=转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量)在该温度下,最佳反应时间是_____;4~10h内DMC的平均反应速率是_______.
④如果在其它条件不变的情况下,研究反应温度对甲醇转化数(TON)的影响,请在图的坐标系中画出从投入反应物开始,随着反应温度不断升高(不考虑温度对催化剂活性的影响),TON变化的曲线示意图(假设起始温度为T0℃)__________________.
⑤假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时下列措施能提高TON值的是______.
A.往反应体系中添加催化剂 B.往反应体系中添加吸水剂
C.从反应体系中分离出CO2 D.扩大容器的体积.
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无水四氯化锡常用作媒染剂和有机合成中的氯化催化剂。实验室可用熔融的锡(熔点232℃)与Cl2反应制备SnCl4,装置如图。
已知:①SnCl2、SnCl4有关物理性质:
物质 | 颜色、状态 | 熔点/℃ | 沸点/℃ |
SnCl2 | 无色晶体 | 246 | 652 |
SnCl4 | 无色液体 | ﹣33 | 114 |
②SnCl4极易水解生成SnO2•H2O。
回答下列问题:
(1)导管a的作用是____________________________________________________________,装置A中发生反应的离子方程式为________________________________________。
(2)当观察到装置F液面上方______________时才开始点燃D处的酒精灯,待锡熔化后适当增大氯气流量,继续加热。此时继续加热的目的是____________________________。
(3)若上述装置中缺少装置C(其它均相同),则D处具支试管中发生的主要副反应化学方程式为____________________________________________________________。
(4)Cl2和锡的反应产物有SnCl4和SnCl2,为防止产品中带入过多的SnCl2,可采取的措施是____________________________________________________________。
(5)滴定分析产品中2价Sn(II)的含量:用分析天平称取5.000 g产品于锥形瓶中,用蒸馏水溶解,加入淀粉溶液,用0.1000 mol•L﹣1的碘标准溶液滴定至终点时消耗20.00 mL,则产品中Sn(II)的含量为____________________。
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通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图所示,下列说法错误的是
A.b为电池的负极,甲醛被氧化
B.a极的电极反应为O2+4e-+4H+==2H2O
C.传感器工作过程中,电解质溶液中硫酸的浓度不变
D.当电路中转移1×10-4 mol电子时,传感器内参加反应的HCHO为0.75 mg
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下列反应的离子方程式书写正确的是
A.氯化铝溶液中加入过量氨水:Al3+ + 4NH3•H2O = AlO2- + 4NH4+ + 2H2O
B.澄清石灰水与少量小苏打溶液混合:Ca2+ + OH- + HCO3- = CaCO3↓ + H2O
C.碳酸钙溶于醋酸:CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + CO2↑ + H2O
D.氯化铁溶液中加入单质铜:Fe3++Cu= Fe2+ + Cu2+
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草酸钴可用于指示剂和催化剂的制备。用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)制取CoC2O4·2H2O工艺流程如下图所示:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②酸性条件下,ClO3-不会氧化Co2+,ClO3-转化为Cl-;
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Co(OH)2 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 |
完全沉淀的pH | 3.7 | 5.2 | 9.2 | 9.6 | 9.8 |
(1)浸出过程中加入Na2SO3的主要目的是____。
(2)向浸出液中加入NaClO3的离子反应方程式:______________________________________。
(3)已知:常温下NH3·H2ONH4++OH- Kb=1.8×10-5
H2C2O4H++HC2O4- Ka1=5.4×10-2
HC2O4-H++C2O42- Ka2=5.4×10-5
则该流程中所用(NH4)2C2O4溶液的pH____7(填“>”或“<”或“=”)。
(4)加入(NH4)2C2O4 溶液后析出晶体,再过滤、洗涤,洗涤时可选用的试剂有___(填字母代号)。
A.蒸馏水 B.自来水 C.饱和的(NH4)2C2O4溶液 D.稀盐酸
(5)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图1所示,萃取剂的作用是_____________________;其使用的适宜pH范围是___(填字母代号)。
A.2.0~2.5 B.3.0~3.5 C.4.0~4.5
(6)CoC2O4·2H2O热分解质量变化过程如图2所示。其中600℃以前是隔绝空气加热,600℃以后是在空气中加热。A、B、C均为纯净物;C点所示产物的化学式是_____________。
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一定量的某磁黄铁矿(主要成分FexS,S为-2价)与100 mL盐酸恰好完全反应(矿石中其他成分不与盐酸反应),生成2.4 g硫单质、0.425 mol FeCl2和一定量H2S气体,且溶液中无Fe3+。则下列说法正确的是
A. 该盐酸的物质的量浓度为4.25 mol·L-1
B. 该磁黄铁矿FexS中,Fe2+与Fe3+的物质的量之比为3∶1
C. 生成的H2S气体在标准状况下的体积为2.24 L
D. 该磁黄铁矿中FexS的x=0.85
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常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是
A. Ka2(H2X)的数量级为10–6
B. 曲线N表示pH与的变化关系
C. NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)
D. 当混合溶液呈中性时,c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)
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