硫酸锰在电解锰、染料、造纸以及陶瓷等工业生产中有广泛的应用。利用软锰矿( 主要成分为MnO2,含铁的化合物等杂质)和闪锌矿(主要成分ZnS)制得硫酸锰的流程如下:
(1)“酸浸”时,为了缩短浸取时间,常加入少量FeSO4溶液,FeSO4的作用可能是___________________;MnO2、ZnS 及硫酸反应转变为两种硫酸盐的化学方程式为______________________。
(2)常温下,Ksp(ZuS) =1.2×l0-24、Ksp(MnS)=1.5×10-15,“沉锌”反应为:Zn2+(aq)+MnSZnS+Mn2+(aq),该反应的平衡常数K=__________________。
(3)在强酸性条件下加入MnO2 氧化Fe2+ 的离子方程式为___________________。
(4)“除铁”时需要调节pH 约为3~4,过滤所得的滤渣2 中除MnO2 以外的另一种物质是________________。(写化学式)
(5)该工艺流程中可以循环利用的物质是____________________。
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铁和钴是两种重要的过渡元素。
(1)钴位于元素周期表的第______族,其基态原子中未成对电子个数为________。
(2)[Fe(H2NCONH2)]6(NO3)3的名称是三硝酸六尿素合铁(Ⅲ),是一种重要的配合物。该化合物中Fe3+的核外电子排布式为_________________________________,所含非金属元素的电负性由大到小的顺序是_____________________________。
(3)尿素[CO(NH2)2]分子中,碳原子为_______杂化,分子中σ键与π键的数目之比为_________。
(4)FeO晶体与NaCl晶体结构相似,比较FeO与NaCl的晶格能大小,还需知道的数据是 ________________________________________。
(5)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,结构分别为[Co(NH3)5Br]SO4和[Co(SO4)(NH3)5]Br。已知Co3+的配位数为6,为确定钴的配合物的结构,现对两种配合物进行如下实验:在第一种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生白色沉淀,在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀。则第二种配合物的配体为___________________。
(6)奥氏体是碳溶解在r-Fe中形成的一种间隙固溶体,无磁性,其晶胞为面心立方结构,如图所示,则该物质的化学式为____________。若晶体密度为d g·cm-3,则晶胞中最近的两个碳原子的距离为___________________pm(阿伏加德罗常数的值用NA表示,写出简化后的计算式即可)。
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I.根据下表所示化学反应与数据关系,回答下列问题:
化学反应 | 平衡常数 | 温度 | |
973 K | 1173 K | ||
①Fe(s)+CO2(g)⇌FeO(s)+CO(g) | K1 | 1.50 | 2.15 |
②Fe(s)+H2O(g)⇌FeO(s)+H2(g) | K2 | 2.40 | 1.67 |
③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) | K3 | ? | ? |
(1)反应①是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)在973K时,K3=_________。
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡向逆反应方向移动,可采取的措施有______(填写字母序号)。
A.缩小反应容器的容积 B.扩大反应容器的容积 C.升高温度
D.使用合适的催化剂 E.设法减小平衡体系中的CO浓度
Ⅱ.无机和有机氰化物在工农业生产中应用广泛,尤其是冶金工业常用的氰化物,含氰废水的处理显得尤为重要。含氰废水中的氰化物常以[Fe(CN)6]3-和CN-的形式存在,工业上有多种废水处理方法。
(1)电解处理法:
用如图所示装置处理含CN-废水时,控制溶液pH为9~10并加入NaCl,一定条件下电解,阳极产生的ClO-将CN-氧化为无害物质而除去。铁电极为__________(填“阴极” 或“阳极”),阳极产生ClO-的电极反应为__________________________,阳极产生的ClO-将CN-氧化为无害物质而除去的离子方程式为__________________________。
(2)UV(紫外光线的简称)—H2O2氧化法。
实验过程:取一定量含氰废水,调节pH,加入一定物质的量的H2O2,置于UV工艺装置中,
光照一定时间后取样分析。
【查阅资料】
①在强碱性溶液中4[Fe(CN)6]3-+4OH-===4[Fe(CN)6]4-+O2↑+2H2O,[Fe(CN)6]4-更稳定;
②[Fe(CN)6]3-转化为CN-容易被H2O2除去;
③HCN是有毒的弱酸,易挥发。
【问题设计】
①请写出HCN的电子式________________。
②含氰废水在不同pH下的除氰效果如图所示,pH选择的最佳范围应为________________(选填编号:.7~10;.10~11;.11~13),解释该pH不宜太大的原因___________________。
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(化学选修3——物质结构与性质)硫、钴及其相关化合物用途非常广泛。回答下列问题:
(1)基态Co原子价电子轨道表达式为____,第四电离能I4(Co)<I4(Fe),其原因是____;Co与Ca同周期且最外层电子数相同,单质钴的熔沸点均比钙大,其原因是____。
(2)单质硫与熟石灰加热产物之一为CaS3,S32-的空间构型是____,中心原子杂化方式是____,与其互为等电子体的分子是____(任写1种)。
(3) K 和Na位于同主族,K2S的熔点为840℃,Na2S的熔点为950℃,前者熔点较低的原因是____。
(4)S 与O、Se、Te位于同一主族,它们的氢化物的沸点如下左图所示,沸点按图像所示变为的原因是____。
(5)钴的一种化合物晶胞结构如上图所示。
①已知A点的原子坐标参数为(0,0,0),C点为(1/2,1/2,1/2),则B点的原子坐标参数为____。
②已知晶胞参数为a=0.5485nm,则该晶体的密度为____g·cm-3 (列出计算表达式即可)。
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氮和硫的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究它们的反应机理,对于消除环境污染有重要意义。
(1)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的基元反应如下(E为活化能):
2NO(g)N2O2(g) E1=82kJ·mol-1 v=k1c2(NO)
N2O2(g)2NO(g) E-1=205kJ·mol-1 v=k-1c(N2O2)
N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) E2=82kJ·mol-1 v=k2 c(N2O2)·c(O2)
2NO2(g)N2O2(g) + O2(g) E-2=72kJ·mol-1 v=k-2 c2(NO2)
①2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ∆H=__kJ·mol-1,平衡常数K与上述反应速率常数k1、k-1、k2、k-2的关系式为K=__;
②某温度下反应2NO(g) +O2(g)2NO2(g)的速率常数k=8.8×10-2L2·mol-2·s-1,当反应物浓度都是0.05mol·L-1时,反应的速率是__mol·L-1·s-1;若此时缩小容器的体积,使气体压强增大为原来的2倍,则反应速率增大为之前的__倍。
(2)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程中能量变化如图1所示。在V2O5存在时,该反应的机理为:V2O5+SO2→2VO2+SO3(快) 4VO2+O2→2V2O5(慢)
下列说法正确的是__(填序号)。
a.反应速率主要取决于V2O5的质量
b.VO2是该反应的催化剂
c.逆反应的活化能大于198kJ·mol-1
d.增大SO2的浓度可显著提高反应速率
(3)某研究小组研究T1℃、T2℃时,氮硫的氧化物的转化:NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g) ∆H<0中1gP(NO2)和lgP(SO3)关系如图2所示,实验初始时体系中的P(NO2)和P(SO2)相等、P(NO)和P(SO3)相等。
①T1__T2(填“>”“<”或者“=”),温度为T1时化学平衡常数Kp=__。
②由平衡状态a到b,改变的条件是__。
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氮及其化合物是科学家们一直在探究的问题,它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。回答下列问题:
(一)已知① H2O(g)=H2O(1) △H=-44kJ•mol-1
②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180.5kJ•mol-1
③4NO(g)+6H2O(g)4NH3(g)+5O2(g) △H=+1025kJ•mol-1
写出NH3(g)和O2(g)在一定条件下转化为N2(g)与液态水的热化学方程式_________
(二)工业合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H =-92.4kJ•mol-1。合成时反应温度控制在500℃,压强是2×l07~5×l07Pa,铁触媒做催化剂。
(1)下列反应条件的控制不能用勒夏特列原理解释的是_________。
A.及时分离出NH3
B.使用铁触媒做催化剂
C.反应温度控制在500℃左右
D.反应时压强控制在2×l07~5×l07Pa
(2)一定温度下,将1molN2和3molH2置于一恒定容积的密闭容器中反应,一段时间后反应达到平衡状态。下列说法中正确的是________。
A.单位时间内,有3mol H-H生成的同时又6md N-H断裂,说明反应达到平衡状态
B.N2和H2的物质的量之比保持不变时,说明反应达到平衡状态
C.达到平衡状态时,混合气体的平均相对分子质量变大
D.达到平衡状态后,再充入2molNH3,重新达到平衡后,N2的体积分数变小
(三)如图表示H2的转化率与起始投料比(n(N2)∶n(H2))、压强的变化关系,则与曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的压强P1、P2、P3从高到低的顺序是_________________;测得B(X,60)点时N2的转化率为50%,则X=________。
(四)一定温度下,将lmolN2和3molH2置于一密闭容器中反应,测得平衡时容器的总压为P,NH3的物质的量分数为20%,列式计算出此时的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度进行计算,分压=总压×体积分数,可不化简)。
(五)以NO原料,通过电解的方法可以制备NH4NO3,其总反应是8NO+7H2O=3NH4NO3+2HNO3,写出以惰性材料作电极的阳极反应式:_______________。
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莫沙朵林是一种镇痛药,它的合成路线如下:
(1)B中手性碳原子数为____________;化合物D中含氧官能团的名称为____________。
(2)C与新制氢氧化铜反应的化学方程式为____________。
(3)写出同时满足下列条件的E的一种同分异构体的结构简式:____________
I.核磁共振氢谱有4个峰;
Ⅱ.能发生银镜反应和水解反应;
Ⅲ.能与FeCl3溶液发生显色反应.
(4)已知E+X→F为加成反应,化合物X的结构简式为____________。
(5)已知:.化合物是合成抗病毒药阿昔洛韦的中间体,请设计合理方案以和为原料合成该化合物(用合成路线流程图表示,并注明反应条件).______________。
合成路线流程图示例如下:。
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0.05mol某有机物A和0.125molO2在一密闭容器中充分燃烧,所得产物通过浓H2SO4时使其增重2.7g;再通过足量灼热的CuO粉末,固体质量减小了0.8g;最后通过足量碱石灰,固体质量增加了6.6g。
(1)该化合物A的分子式______________。(写出计算过程)
(2)若0.05mol含有醛基的有机物B与有机物A的最简式相同,且在0.125molO2中能完全燃烧,写出B所有可能的结构简式______________。
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有机物M常做消毒剂、抗氧化剂等,用芳香烃A制备M的一种合成路线如下:
已知:R1COOR2
请回答下列问题:
(1)A的结构简式为___________;D中官能团的名称为___________。
(2)C生成D的反应类型为___________;G的分子式为___________。
(3)由E与足量氢氧化钠的乙醇溶液反应的化学方程式为___________。
(4)M的结构简式为___________。
(5)芳香族化合物H与C互为同分异构体,且能发生水解反应,则符合要求的H的结构共有________种;写出其中核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为1:2:2:3的任意一种物质的结构简式_________。
(6)参照上述合成路线和信息,以苯甲酸甲酯和CH3MgBr为原料(无机试剂任选)设计制备的合成路线___________。
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近日,《自然—通讯》发表了我国复旦大学魏大程团队开发的一种共形六方氮化硼修饰技术,可直接在二氧化硅表面生长高质量六方氮化硼薄膜。
(1)下列N原子的电子排布图表示的状态中,能量最高的是___,能量最低的是___(用字母表示)。
A. B.
C. D.
(2)第二周期主族元素中,按第一电离能大小排序,第一电离能在B和N之间的元素有___种。
(3)Na与N形成的NaN3可用于制造汽车的安全气囊,其中阴离子的空间构型为___,Na在空气中燃烧则发出黄色火焰,这种黄色焰色用光谱仪摄取的光谱为___光谱(填“发射”或“吸收”)。
(4)已知NH3分子的键角约为107°,而同主族磷的氢化物PH3分子的键角约为94°,试用价层电子对互斥理论解释NH3的键角比PH3的键角大的原因:___。
(5)BH3·NH3是一种有效、安全的固体储氢材料,可由BH3与NH3反应生成,B与N之间形成配位键,氮原子提供___,在BH3·NH3中B原子的杂化方式为___。它的性质与乙烷有所不同:在标准状况下为无色无味的白色固体,在水中溶解度也较大,其原因是___。
(6)立方氮化硼属于原子晶体,其晶胞结构如图1所示,可认为氮原子处于硼原子围成的某种空隙中,则氮原子处于硼原子围成的___(填空间结构)空隙中。图2是立方氮化硼晶胞沿z轴的投影图,请在图中圆球上涂“●”标明N的相对位置___。
已知立方氮化硼的密度为dg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中硼原子与氮原子的最近距离为___nm。(只要求列算式)
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