世界上最早现并使用锌的是中国,明朝末年《天工开物》一书中有世界上最早的关于炼锌技术的记载。回答下列问題:
(1)基态Zn原子的电子占据能量最高的能层符号为_________,与Zn同周期的所有副族元素的基态原子中,最外层电子数与Zn相同的元素有_________种。
(2)硫酸锌溶于过量的氨水可形成[Zn(NH3)4]SO4溶液。
①在[Zn(NH3)4]SO4中,阴离子的中心原子的轨道杂化类型为______________;
②在[Zn(NH3)4]SO4中,与Zn2+形成配位键的原子是______________________(填元素名称);
③写出一种与SO42-互为等电子体的分子的化学式__________________;
④NH3极易溶于水,除因为它们都是极性分子外,还因为__________________。
(3)Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
①与Zn原子距离最近的Zn原子有___________个;
②该化合物的化学式为___________;
③已知该晶体的晶胞参数a=541 pm,其密度为_______g·cm-3(列出计算式即可)。
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氨和肼(N2H4)既是一种工业原料,又是一种重要的化工产品。
(1)等物质的量的氨和肼分别与足量的二氧化氮反应,产物为氮气和水。则转移电子数目之比为_______。
(2)肼在一定条件下可发生分解反应:3N2H4(g) N2(g)+4NH3(g),己知断裂1mol N―H、N―N、N≡N分别需要吸收能量390.8kJ、193 kJ、946 kJ。则该反应的反应热△H=______kJ/mol。
(3)氨的催化氧化过程主要有以下两个反应:
(i)4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H=-905.5kJ/mol
(ii)4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H=-1267 kJ/mol
①一定温度下,在2L密闭容器中充入10/3mol NH3与3mol O2发生反应(ii),达到平衡后测得容器中NH3的物质的量为2mol;则反应(ii)的化学平衡常数K=_________;维持温度和体积不变,向反应(ii)中再充入10/3mol NH3与3mol O2,达平衡后,N2(g)的体积分数将__________(填变大、变小、不变)。
②测得温度对NO、N2产率的影响如下图所示。下列说法错误的是_________。
A.升高温度,反应(i)和(ii)的平衡常数均增大
B.840 ℃后升高温度,反应(i)的正反应速率减小,反应(ii)的正反应速率增大
C.900℃后,NO产率下降的主要原因是反应(i)平衡逆向移动
D.800℃左右时,氨的催化氧化主要按照反应(i)进行
(4)N2H4-O2燃料电池是一种高效低污染的新型电池,其结构如图所示:
a极的电极反应方程式为______________; b极的电极反应为____________________。
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高铁酸钾是绿色、环保型水处理剂,也是高能电池的电极材料。工业上利用硫酸亚铁为原料,通过铁黄(FeOOH)制备高铁酸钾,可降低生产成本且产品质量优。工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)有同学认为上述流程可以与氯碱工业联合。写出电解饱和食盐水制取次氯酸钠的化学方程式______________。
(2)制备铁黄的离子方程式为_______________。实验测得反应溶液的pH、温度对铁黄产率的影响如图所示。反应温度宜选择_________;pH大于4.5时铁黄产率逐渐降低的主要原因可能是_______________。
(3)用高铁酸钾作水处理剂除了可以对水体进行杀菌消毒之外,其还原产物氢氧化铁胶体还能吸附水中悬浮杂质,请写出用高铁酸钾除去水体中CN﹣的离子方程式______。
(4)已知:常温下,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10﹣38。高铁酸钾的净水能力与废水的pH有关,当溶液pH=2时,废水中c(Fe3+)=_________mol•L﹣1。
(5)如果上述流程中,铁元素总利用率为75%。利用1L 2mol•L﹣1FeSO4溶液能制备纯度为90%的高铁酸钾________g。
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以Al和不同的铜盐溶液间的反应为实验对象,探索Al与不同铜盐溶液反应的多样性。
实验 | 向试管中加入2ml溶液 | 实验现象 |
实验Ⅰ:0.5mol/LCuCl2溶液 | 15s:大量气泡且有红色物质析出 60s:反应进一步加快且反应剧烈放热,液体几乎沸腾 120s:铝片反应完,试管中析出大量蓬松的红色物质 | |
实验Ⅱ:0.5mol/LCuSO4溶液 | 15s 无明显现象 60s:铝片表面有极少气泡 120s:有少量气泡溢出,铝片边缘有很少红色物质生成 |
(1)对实验Ⅰ进行研究②④
①实验Ⅰ中生成红色物质的离子方程式为:____________________________
经检验实验Ⅰ中产生的气体为氢气,用离子方程式解释溶液中存在H+的原因:_____________________
③请写出60s后反应进一步加快可能的原因(写出两条)_____________________________
(2)对实验Ⅱ进行研究
实验Ⅱ反应明显比实验Ⅰ缓慢,说明Al与不同的铜盐溶液反应呈现多样性,其原因可能有:
假设一:SO42-对Al与Cu2+的置换反应存在一定的抑制作用。
假设二:________________________
(3)为进一步研究上述假设,设计如下实验:
实验 | 向试管中加入2mL溶液 | 实验现象 |
实验Ⅲ:0.5mol/LCuCl2溶液+1g Na2SO4固体 | 加入 Na2SO4固体后速率几乎不变,仍有大量气泡产生,红色物质生成且剧烈放热,铝片反应完全,溶液沸腾 | |
实验Ⅳ:0.5mol/L CuCl2溶液+5g Na2SO4固体 | 加入Na2SO4固体后速率几乎不变,仍有大量气泡产生,红色物质生成且剧烈放热,铝片反应完全,溶液沸腾 | |
实验Ⅴ:0.5mol/LCuSO4溶液+0.02mol NaCl固体 | 未加入 NaCl固体前几乎没现象,加入后,铝片表面迅速产生大量气体和红色物质,溶液温度上升至沸腾,铝反应完全 | |
实验Ⅵ:0.5mol/LCuSO4溶液+_________ NH4Cl固体 | 未加入 NH4Cl固体前几乎没现象,加入后,铝片表面迅速产生大量气体和红色物质,溶液温度上升至沸腾,铝反应完全 |
_____________________________________
其中,实验Ⅰ与实验Ⅲ、Ⅳ做对比,结论为:______________________________________
其中,实验Ⅱ与实验Ⅴ、Ⅵ做对比,结论为:______________________________________
(4)请设计实验证明Cl-对Al与H+的反应同样起到相似的作用:_________________
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黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之一,还可以制备硫及铁的化合物。
(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2若CuFeS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是____________(填元素符号)。
(2)冶炼铜的主要流程如下:
气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_______吸收。
a.浓H2SO4 b.稀HNO3 c.NaOH溶液
用稀HNO3浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,一位同学由此得出该熔渣中铁元素价态为+3的结论。请指出该结论是否合理并说明理由________。
(3)冶炼出的铜可以发生下列反应
写出Cu溶于稀H2SO4和H2O2混合液的离子方程式:___________________。
写出Cl2将Z氧化为K2EO4的化学方程式:_____________________。
对于0.1mol•L-1 CuSO4溶液,正确的是_______
A、常温下,pH>7
B、 c(Cu2+)>c(SO42―)>c(H+)>c(OH―)
C、c(H+)+2 c(Cu2+)= 2c(SO42―)+c(OH―)
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“一带一路”将为中国化工企业开辟新的国际市场,其中,能源、资源整合和环境治理是保驾护航的基础。
(1)下面是不同过程的热化学方程式,请写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式_________________。
已知:Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1=-25 kJ·mol-1 ①
3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2=-47 kJ·mol-1 ②
Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH3=+19 kJ·mol-1 ③
(2)贵金属的冶炼中往往会产生有毒气体,先进技术使用NaBH4为诱导剂,可使Co2+与肼(N2H4)在碱性条件下发生反应,制得高纯度纳米钴,该过程不产生有毒气体。
①写出该反应的离子方程式:___________________。
②在纳米钴的催化作用下,肼可以发生分解反应3N2H4 (g)N2(g)+4NH3(g)
保持温度不变,向容积固定的容器中充入一定量的肼,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是_________________
a.容器内压强不随时间改变
b.单位时间内生成amol N2的同时,生成4molNH3
c. N2H4 和NH3的物质的量之比保持不变的状态
d.混合气体的平均摩尔质量保持不变的状态
若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如下图所示,其中曲线b表示的是________(物质的化学式)的体积分数随温度的变化情况,为抑制肼的分解,可采取的合理措施有___________________(任写一种)。
(3)大气污染气的主要成分是SO2和NO2。利用下图所示装置(电极均为惰性电极)可以吸收SO2,还可以用阴极排出的溶液吸收NO2。
a极为 _________(填“阴”“阳”) b极的电极反应式为__________________。简述该装置能吸收SO2的原理:_____________________。
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我国成功研制出具有自主知识产权的治疗急性缺血性脑卒中的一类化学新药-丁苯酞(J),标志着我国在脑血管疾病治疗药物研究领域达到了国际先进水平。合成丁苯酞的的一种路线如图所示。
已知:
①
②C能发生银镜反应;
③J是一种酯,分子中除苯环外还含有一个五元环
回答下列问题:
(1)由A生成B的化学方程式为_______________,其反应类型为________________
(2)C结构简式为_____________________
(3)下列说法正确的是_________
A.C能发生加成反应、聚合反应
B.D存在顺反异构
C.D的核磁共振氢谱有两个峰,且峰面积比为3:1
(4)J的结构简式为 ______________, H在一定条件下还能生成高分子化合物K,H生成K的化学方程式为_____________________
(5)写出两种符合下列条件的G的同分异构体的结构简式__________________
①核磁共振氢谱有4组峰 ②能与FeCl3溶液发生显色反应
(6)参考题中信息和所学知识,写出由乙烯和化合物A合成邻甲基苯乙烯的路线流程图(其他试剂任选)(_________)
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有机物G 的合成路线如图25 所示:
已知:① ;
②有机物G的核磁共振氢谱共有5组峰,且峰面积之比为1:2:2:3:6。
请回答下列问题:
(1)B的结构简式为________,所含官能团的名称是________ 。
(2)D转化成E的化学方程式为________,反应类型为________。F转化成G的化学方程式为
________,反应类型为________。
(3)有机物H为F的同系物,其相对分子质量比F小42, 则遇FeCl3溶液能显紫色的H的同分异构体共______种,其中核磁共振氢谱峰面积之比为1:1:2:6的结构简式为________。
(4)已知:R-CH=CH2RCH2CHO,写出以CH2=CH2和H218O为原料(其他无机试剂任选), 仿照题目中的形式,写出合成的合成路线。_____
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蛋白质是复杂的高分子化合物,分子中都含有C、H、O、N四种元素,可能还含有S、Fe、Cu等元素。
(1)Fe基态原子共有________种不同能级的电子,Cu2+的核外电子排布式为_________,C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是________。
(2)与N3-互为等电子体的分子为_______(写出一种),依据价电子对互斥理论,SO42-的空间构型为______,其中心原子的杂化方式为_______。
(3)[Cu(NH3)4]SO4晶体中,Cu2+与NH3之间的键型为_____,该化学键能形成的原因是_______。
(4)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图24所示。则铁镁合金的化学式为__ ,若该晶胞的边长为dnm , 则该合金的密度为__。
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碳和硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用,CO2的过渡排放会导致温室效应,而SO2 直接排放会对环境造成危害。
I.有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2,相关热化学方程式如下:
① 6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △Hl=-76.0kJ/mol
② C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)△H2=+113.4kJ/mol
则反应:3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g)的△H=_______。
II. SO2的尾气处理通常有以下几种方法:
(l)活性炭还原法
反应原理:恒温恒容时,2C(s)+2SO2(g)===S2(g)+2CO2(g)。反应进行到不同时间测得各物质的浓度如图:
①0~20min反应速率表示为v(SO2)=_________;
②30min时,改变某一条件平衡发生移动,则改变的条件最有可能是________;
③4Omin时,平衡常数K=__________。
(2)亚硫酸钠吸收法
① Na2SO4溶液吸收SO2的化学方程式为______________;
② 常温下,当吸收至NaHSO3时,吸收液中相关离子浓度关系一定不正确的是_____(填序号)。
a. c(Na+)+c(H+)>c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)
b. c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)
c. c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)
d.水电离出c(H+)=1×10-5mol/L
(3)电化学处理法
① 如图所示,Pt(II)电极的反应式为__________;
② 当电路中转移0.04mole-时(较浓H2SO4尚未排出),交换膜左侧溶液中约增加____mol离子。
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