【題目】鐵及其化合物是日常生活生產(chǎn)中應用廣泛的材料,鈦鐵合金具有吸氫特性,在制造以氫為能源的熱泵和蓄電池等方面有廣闊的應用前景。請回答下列問題:

(l)基態(tài)鐵原子的價電子軌道表達式(電子排布圖)為____________________________;在基態(tài)Ti2+中,電子占據(jù)的最高能層具有的原子軌道數(shù)為____________

(2)鐵元素常見的離子有Fe2+和Fe3+,穩(wěn)定性Fe2+___Fe3+(填“大于”或“小于”),原因是___________。

(3)納米氧化鐵能催化火箭推進劑NH4ClO4的分解,NH4+的結(jié)構(gòu)式為(標出配位鍵)______________。

(4)金屬鈦采用六方最密堆積的方式形成晶體。則金屬鈦晶胞的俯視圖為___________。

A. B. C. D.

(5)氮化鈦熔點高,硬度大,具有典型的NaCl型晶體結(jié)構(gòu),其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

①設氮化鈦晶體中Ti原子與跟它最鄰近的N原子之間的距離為r,則與該Ti原子最鄰近的Ti的數(shù)目為__________;

Ti原子與跟它次鄰近的N原子之間的距離為____________。

②已知在氮化鈦晶體中Ti原子的半徑為a pm,N原子的半徑為b pm,它們在晶體中是緊密接觸的,則在氮化鈦晶體中原子的空間利用率為____________。(用a、b表示)

③碳氮化鈦化合物在汽車制造和航天航空領域有廣泛的應用,其結(jié)構(gòu)是用碳原子代替氮化鈦晶胞頂點的氮原子,則這種碳氮化鈦化合物的化學式為_____________________

【答案】 9 小于 Fe2+的價電子排布式為3d6,F(xiàn)e3+的價電子排布式為3d5,F(xiàn)e3+ 的3d能級為半滿狀態(tài)較穩(wěn)定 D 12 r Ti4CN3

【解析】

1)(1Fe元素的核電荷數(shù)為26,基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2;基態(tài)Ti2核外有20個電子,最高能層為M層;

2Fe2+的價電子排布式為3d6Fe3+的價電子排布式為3d5;

3NH4+為正四面體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)中含有極性鍵和配位鍵;

4)金屬鈦采用六方最密堆積的方式形成晶體,其晶胞結(jié)構(gòu)為

5)①有一個Ti原子位于體心,在三維坐標中,體心Ti原子可以形成3個面,每一個形成的面上有4Ti原子;由晶胞的截圖可知,頂點Ti原子與小立方體頂點N原子最鄰近,與體對角線的N原子次近鄰;

氮化鈦晶胞為面心立方密堆積,晶胞中N原子位于頂點和面心上,Ti位于棱邊上和體內(nèi),利用均攤法計算;

利用均攤法計算;

1Fe元素的核電荷數(shù)為26,基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,則價電子軌道表達式(電子排布圖);基態(tài)Ti2核外有20個電子,電子排布式為1s22s22p63s23p63d2,最高能層為M層,電子占據(jù)的M層具有的原子軌道數(shù)為9,故答案為:;9

2Fe2+的價電子排布式為3d6,Fe3+的價電子排布式為3d5,能級為半滿狀態(tài)較穩(wěn)定,則穩(wěn)定性Fe2+小于Fe3+,故答案為:小于;Fe2+的價電子排布式為3d6,Fe3+的價電子排布式為3d5,Fe3+ 3d能級為半滿狀態(tài),較穩(wěn)定;

3NH4+為正四面體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)中含有極性鍵和配位鍵,氮原子和氫離子間的配位鍵是氮原子提供孤對電子,氫離子提供空軌道,其結(jié)構(gòu)式為:,故答案為:;

4)金屬鈦采用六方最密堆積的方式形成晶體,其晶胞結(jié)構(gòu)為,則金屬鈦晶胞的俯視圖為,故答案為:D;

5)①根據(jù)氮化鈦晶體可知,有一個Ti原子位于體心,在三維坐標中,體心Ti原子可以形成3個面,每一個形成的面上有4Ti原子,則該Ti原子最鄰近的Ti的數(shù)目為3×4=12個;由晶胞的截圖可知,頂點Ti原子與小立方體頂點N原子最鄰近,與體對角線的N原子次近鄰,Ti原子與跟它最鄰近的N原子之間的距離為r,則跟它次鄰近的N原子之間的距離為=r,故答案為:12;r;

氮化鈦晶胞為面心立方密堆積,晶胞中N原子位于頂點和面心上,Ti位于棱邊上和體內(nèi),每個晶胞中含有的N原子個數(shù)為8×+6×=4,含有的Ti原子個數(shù)為 12×+1=4,N原子和Ti原子的體積之和為π(a+b3×4 pm3,晶胞的邊長(2a+2bpm,體積為(2a+2b3pm3,則在氮化鈦晶體中原子的空間利用率為×100%,故答案為:×100%;

利用均攤法可知,晶胞中含有碳原子數(shù)為8×=1,含有氮原子數(shù)為6××=3,含有的Ti原子個數(shù)為 12×+1=4,則碳氮化鈦化合物的化學式為Ti4CN3,故答案為:Ti4CN3

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】二氧化錳在工業(yè)上具有重要的作用,工業(yè)上可利用菱錳礦(主要成分為MnCO3、SiO2、FeCO3以及少量CuO)制取。制備流程如圖所示:

(1)酸浸過程中,MnCO3溶解的離子方程式為______,選擇用硫酸而不選擇鹽酸溶解,除了鹽酸揮發(fā)造成設備腐蝕以外,另一個原因是________。

(2)濾渣3的主要成分是________,除鐵的過程中,應該先加________(生石灰雙氧水”),原因是__________

(3)用惰性電極對過濾3得到的濾液進行電解,得到MnO2,寫出電解過程中陽極電極反應式:__________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是(

A.常溫下,反應4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)ΔH>0,ΔS<0

B.常溫下,將稀CH3COOH溶液加水稀釋,溶液中的值不變

C.在銅的精煉過程中,若轉(zhuǎn)移1mol電子,則陰極析出Cu的質(zhì)量為32g

D.一定條件下,將0.5molN21.5molH2置于密閉容器中充分反應生成NH3(g),放熱19.3kJ,則其熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);ΔH=-38.6kJ·mol-1

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】綠色化學實驗已走進課堂,下列做法符合綠色化學的是

①實驗室收集氨氣采用圖1所示裝置

②實驗室做氯氣與鈉的反應實驗時采用圖2所示裝置

③實驗室中用玻璃棒分別蘸取濃鹽酸和濃氨水做氨氣與酸生成銨鹽的實驗

④實驗室中采用圖3所示裝置進行銅與稀硝酸的反應

A. ②③④B. ①②③C. ①②④D. ①③④

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】A、BC、D是四種常見氣體單質(zhì)。E的相對分子質(zhì)量比F16,且F為紅棕色。有關的轉(zhuǎn)化關系如圖所示(反應條件與部分反應的生成物略去)

請回答下列問題:

1D的化學式為__,Y的化學式為__,E的化學式為__

2Y與氧化銅反應,每生成1molB消耗3mol氧化銅,該反應的化學方程式為__

3YE在一定條件下可反應生成BZ,這是一個具有實際意義的反應,可消除E對環(huán)境的污染,該反應的化學方程式為__。

4)氣體F和氣體SO2在通常條件下同時通入盛有BaCl2溶液的洗氣瓶中(如圖所示),洗氣瓶中是否有沉淀生成?__,理由是__

【答案】H2 NH3 NO 2NH33CuON23Cu3H2O 6NO4NH35N26H2O 二氧化氮與水反應生成硝酸,硝酸可將二氧化硫或亞硫酸氧化成硫酸,硫酸與氯化鋇反應可生成硫酸鋇沉淀

【解析】

A、BC、D是四種常見氣體單質(zhì).E的相對分子量比F的小16,且F為紅棕色,可推知FNO2ENO,CO2,BN2,結(jié)合轉(zhuǎn)化關系,氣體單質(zhì)DA反應得到X,氣體單質(zhì)DB反應得到Y,XY反應冒白煙,應是氨氣與HCl反應,可推知D為氫氣、A為氯氣、XHCl、Y為氨氣,DC反應生成Z為水,FZ反應生成GHNO3,據(jù)此解答。

AB、CD是四種常見氣體單質(zhì).E的相對分子量比F的小16,且F為紅棕色,可推知FNO2,ENO,CO2BN2,結(jié)合轉(zhuǎn)化關系,氣體單質(zhì)D、A反應得到X,氣體單質(zhì)DB反應得到YXY反應冒白煙,應是氨氣與HCl反應,可推知D為氫氣、A為氯氣、XHCl、Y為氨氣,DC反應生成Z為水,FZ反應生成GHNO3;

(1)由上述分析可知,D的化學式為H2,Y的化學式為NH3E的化學式為NO;

(2)NH3與氧化銅反應,每生成1molN2消耗3mol氧化銅,還原產(chǎn)物中Cu應是化合價為a,則:3(2-a)=2×3,解得a=0,故生成Cu,該反應的化學方程式為:2NH3+3CuO N2+3Cu+3H2O

(3)YE在一定條件下可反應生成BZ,這是一個具有實際意義的反應,可消除E對環(huán)境的污染,該反應的化學方程式為4NH3+6NO 5N2+6H2O;

(4)二氧化氮與水反應生成硝酸,硝酸可將二氧化硫或亞硫酸氧化成硫酸,硫酸與氯化鋇反應可生成硫酸鋇沉淀,故氣體NO2和氣體SO2在通常條件下同時通入盛有BaCl2溶液的洗氣瓶中,洗瓶中有沉淀生成。

型】推斷
結(jié)束】
20

【題目】硝酸是一種重要的化工原料,用來制取一系列硝酸鹽類氮肥,如硝酸銨、硝酸鉀等;也用來制取含硝基的炸藥等。試回答下列問題:

1)某同學對鐵與稀硝酸的反應進行探究,若HNO3只被還原成NO,則:

①寫出鐵與過量稀硝酸反應的離子方程式:__。

②寫出過量鐵與稀硝酸反應的離子方程式:__。

③若28g鐵與含1.6mol硝酸的稀硝酸恰好完全反應,則生成的Fe3Fe2的物質(zhì)的量之比為__。上述反應結(jié)束后,向反應后的溶液中加足量氫氧化鈉溶液,濾出沉淀洗滌后,在空氣中灼燒至質(zhì)量不變,最終得到的固體質(zhì)量為__g

2)飲用水中NO3-對人類健康會產(chǎn)生危害,為了降低飲用水中NO3-的濃度,某飲用水研究人員提出,可在堿性條件下用鋁粉將NO3-還原為N2。

①配平方程式:__Al__NO3-__OH__=__[Al(OH)4]__N2。

②上述反應中,還原劑與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比是__,反應中轉(zhuǎn)移電子0.3mol,生成__mL(標準狀況下)N2

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】我國學者近期發(fā)表在 Green Chemistry 的研究成果是將電解食鹽水的陽極反應與電催化還原 CO2 的陰極反應相耦合,反應原理的示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是

A.陽極反應為2Cl--2e- = Cl2

B.裝置中的離子交換膜是質(zhì)子交換膜

C.整個反應過程中碳、氯、氧的原子利用率接近 100%

D.這種耦合為提高 CO2 電化學還原的實際應用提供了思路

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】銀系列產(chǎn)品廣泛地應用于化工、電子電鎖、材料和工業(yè)催化等領域,對含銀廢料中貴金屬銀的綜合回收具有重要的研究意義。一種對銀粉和 AgNO3 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含銀廢料進行綜合回收的工藝流程如圖:

回答下列問題:

(1)“溶解反應的化學方程式為 ______。稀硝酸能否用濃硫酸代替____(填不能”),原因是______________。

(2)“過濾3”操作中用到的玻璃儀器是_____________

(3)“絡合步驟中需要加氨水調(diào)pH≈7.7,生成的絡合物為_____________

(4)N2H4H2O稱水合肼,具有強還原性和堿性。水合肼與硫酸反應生成正鹽的化學式為_______

(5)“還原步驟中產(chǎn)生的氣體可參與大氣循環(huán),該氣體分子的電子式為_______

(6)“母液 2”中溶質(zhì)的化學式為______________。

(7)粗銀經(jīng)過烘干、焙燒、電解得到純度99. 9% 的銀。

①焙燒是在中頻爐中進行 ,中頻爐優(yōu)點是加熱升溫速度快,氧化燒損僅為 0.5%, 在此焙燒目的是_______。

②電解時粗銀做電極陽極,陰極為不銹鋼板 ,電解液為 AgNO3 、HNO3 、KNO3 混合溶液,電解液中HNO3 KNO3 的作用分別是__________、_________

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】螺環(huán)化合物是指分子中兩個環(huán)共用一個碳原子的化合物。甲、乙、丙三種有機物的結(jié)構(gòu)如圖所示。

甲:乙:丙:

下列說法中正確的是

A.甲、乙、丙都屬于螺環(huán)化合物

B.丙是環(huán)氧乙烷()的同系物

C.甲、乙互為同分異構(gòu)體

D.甲、乙、丙分子中所有碳原子均處于同一平面

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】下列操作過程中一定有氧化還原反應發(fā)生的是(  )

A. 蒸發(fā)氯化鈉溶液B. 將鹽酸滴入碳酸鈉溶液中C. 蔗糖溶解D. 磷在氧氣中燃燒

查看答案和解析>>

同步練習冊答案