【題目】第四周期過(guò)渡元素如鐵、錳、銅、鋅等在太陽(yáng)能電池、磁性材料等科技方面有廣泛的應(yīng)用,回答下列問(wèn)題:
(1)Fe的基態(tài)原子共有____種不同能級(jí)的電子。
(2)已知高溫下CuO→Cu2O+O2,從銅原子價(jià)層電子結(jié)構(gòu)(3d和4s軌道上應(yīng)填充的電子數(shù))變化角度來(lái)看,能生成Cu2O的原因是___。比較鐵與錳的第三電離能(I3):鐵__錳(填“>”、 “=”或“<”),原因是___。
(3)某含銅化合物的離子結(jié)構(gòu)如圖所示。
①該離子中存在的作用力有______________;
a.離子鍵 b.共價(jià)鍵 c.配位鍵 d.氫鍵 e.范德華力
②該離子中N原子的雜化類型有____________。
(4)如圖是晶體Fe3O4的晶胞,該晶體是一種磁性材料,能導(dǎo)電。
①晶胞中二價(jià)鐵離子處于氧離子圍成的______(填空間結(jié)構(gòu))空隙。
②晶胞中氧離子的堆積方式與某金屬晶體原子堆積方式相同,該堆積方式名稱為________。
③解釋Fe3O4晶體能導(dǎo)電的原因__________;若晶胞的體對(duì)角線長(zhǎng)為anm,則 Fe3O4 晶體的密度為______g·cm-3(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示)。
【答案】7 CuO中銅的價(jià)層電子排布為3d94s0,Cu2O中銅的價(jià)層電子排布為3d10,后者處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)而前者不是 小于 Mn2+、Fe2+的價(jià)電子排布式分別為3d5、3d6,Mn2+處于3d5半滿較穩(wěn)定結(jié)構(gòu),再失去一個(gè)電子所需能量較高,所以第三電離能Fe小于Mn bc sp2、sp3 正四面體 面心立方堆積 電子可在兩種不同價(jià)態(tài)的鐵離子間快速發(fā)生轉(zhuǎn)移
【解析】
(1)依據(jù)鐵原子的和外電子排布式,找出不同的能級(jí);
(2)從+2價(jià)的銅到+1價(jià)的銅,核外電子排布的穩(wěn)定性考慮即可;Fe2+到Fe3+時(shí),3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d6到穩(wěn)定的3d5半充滿狀態(tài),故鐵的第三電離能I3(Fe)比錳的第三電高能I3(Mn)小;
(3)①根據(jù)結(jié)構(gòu)圖及化學(xué)鍵的類型作答;
②根據(jù)雜化軌道理論分析;
(4)①觀察圖示,圖中虛線提示Fe2+連接四個(gè)氧離子,分析結(jié)構(gòu);
②體心立方堆積是八個(gè)頂點(diǎn)加一個(gè)體心,面心立方最密堆積是八個(gè)頂點(diǎn)加六個(gè)面心,細(xì)心觀察,可以在左邊補(bǔ)一個(gè)晶胞去觀察;
③晶胞中有Fe2+和Fe3+,Fe2+失電子轉(zhuǎn)化為Fe3+,Fe3+得電子轉(zhuǎn)化為Fe2+;根據(jù)均攤法去計(jì)算晶胞密度。
(1)Fe原子核外有26個(gè)電子,基態(tài)Fe原子的核外電子排布式為:1s22s22p63s23p63d64s2,則Fe的基態(tài)原子共有1s、2s、2p、3s、3p、3d和4s共7種不同能級(jí)的電子,
故答案為:7;
(2)Cu2+的價(jià)電子結(jié)構(gòu)為3d9,Cu+的價(jià)電子結(jié)構(gòu)為3d10,3d10為穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以在高溫時(shí),Cu2+得一個(gè)電子變成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的Cu+;Mn2+、Fe2+的價(jià)電子排布式分別為3d5、3d6,Mn2+處于3d5半滿較穩(wěn)定結(jié)構(gòu),再失去一個(gè)電子所需能量較高,所以第三電離能Fe小于Mn,
故答案為:CuO中銅的價(jià)層電子排布為3d94s0,Cu2O中銅的價(jià)層電子排布為3d10,后者處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)而前者不是;小于;Mn2+、Fe2+的價(jià)電子排布式分別為3d5、3d6,Mn2+處于3d5半滿較穩(wěn)定結(jié)構(gòu),再失去一個(gè)電子所需能量較高,所以第三電離能Fe小于Mn;
(3)①根據(jù)結(jié)構(gòu)圖可以判斷,該離子中含有共價(jià)鍵和配位鍵,答案選bc,
故答案為:bc;
②N由單鍵連接的,為sp3雜化,雙鍵連接的為sp2雜化,
故答案為:sp2、sp3;
(4)①觀察圖示可知,Fe2+連接四個(gè)氧離子,四個(gè)氧離子為正四面體頂點(diǎn),Fe2+在正四面體中心;
故答案為:正四面體;
②往圖中晶胞左邊加一個(gè)晶胞會(huì)發(fā)現(xiàn)氧離子是八個(gè)頂點(diǎn)加六個(gè)面心,所以堆積方式為面心立方最密堆積;
故答案為:面心立方最密堆積;
③電子的得失轉(zhuǎn)移能使晶胞導(dǎo)電,因此四氧化三鐵晶體能導(dǎo)電的原因是電子可在兩種不同價(jià)態(tài)的鐵離子間快速發(fā)生轉(zhuǎn)移;
根據(jù)晶胞的均攤計(jì)算,晶胞中含有的鐵離子的個(gè)數(shù)為4×+3× = 2,亞鐵離子的個(gè)數(shù)為1,氧離子的個(gè)數(shù)為1+12× = 4,若晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)為a nm,設(shè)邊長(zhǎng)為x nm,面對(duì)角線為 ,則體對(duì)角線長(zhǎng)為,故,晶胞的體積為,晶胞的質(zhì)量為,故密度,
故答案為:。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】工業(yè)鍋爐內(nèi)壁的水垢,不僅浪費(fèi)燃料,而且容易引發(fā)安全隱患。某碳素鋼鍋爐水垢(主要成分有CaCO3、CaSO4、Mg(OH)2、Fe2O3、SiO2等)堿煮法清除的流程如下:
已知:20℃時(shí)幾種難溶物的溶度積常數(shù)如下表(單位省略):
回答下列問(wèn)題:
(1)“堿煮”環(huán)節(jié),加入Na3PO4的主要目的是將CaSO4轉(zhuǎn)化為Ca3(PO4)2,請(qǐng)寫(xiě)出該離子方程式______________________。
(2)“浸泡過(guò)程中,稀鹽酸會(huì)溶解Fe2O3。溶解后的Fe2O3會(huì)加速鍋爐腐蝕,故需“還原”處理。
①鍋爐被加速腐蝕的原因是______________________;
②浸泡液還原”處理時(shí),Sn2+轉(zhuǎn)化為Sn4+,則反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為______________________。
(3)“鈍化”處理的目的是在鍋爐表面形成Fe3O4保護(hù)膜,同時(shí)生成可直接參與大氣循環(huán)的氣體。
①反應(yīng)的離子方程式為_________________________________;
②為檢驗(yàn)鍋爐“鈍化”處理后是否形成致密的保護(hù)膜,可往鍋爐內(nèi)壁刷上硫酸銅溶液。若觀察到______________________(填現(xiàn)象),則保護(hù)膜致密性欠佳。
(4)檸檬酸(用H3R表示)可用作清除鍋爐水垢的酸洗劑,溶液中H3R、H2R-、HR2-、R3-的含量與pH的關(guān)系如圖所示。由此可推知,0.1 mol ·L-1 Na2HR溶液中各種陰離子濃度由大到小的排列順序?yàn)?/span>______________________。
(5)用如圖裝置對(duì)鍋爐用水(含Ca2+、Mg2+、HCO3-)進(jìn)行預(yù)處理,可有效防止水垢形成。電解時(shí),Ca2+形成沉淀的電極反應(yīng)式為______________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】有機(jī)物H是一種重要的高分子化合物,其合成路線如下:
已知:
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)A的名稱是_______________,C中含氧官能團(tuán)名稱是______________。
(2)寫(xiě)出反應(yīng)類型:A→B______________,C→D__________________。
(3)B→C的反應(yīng)試劑和反應(yīng)條件是______________________。
(4)D+E→F的反應(yīng)方程式是_________________。
(5)G的分子式是____________________。
(6)滿足下列條件的F的同分異構(gòu)體共有__________種(不考慮立體異構(gòu))。
a.苯環(huán)上有兩個(gè)取代基,無(wú)其他環(huán)狀結(jié)構(gòu);b.含碳碳三鍵,無(wú)-C≡COH結(jié)構(gòu)。
(7)多環(huán)化合物是有機(jī)研究的重要方向,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)由、.CH3CHO、-CHO合成多環(huán)化合物的路線(無(wú)機(jī)試劑任選)______________
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】常溫下,下列各組離子一定能在指定溶液中大量共存的是
A. 使酚酞顯紅色的溶液中:Na+、 Al3+、SO42-、Cl-
B. =1×1012的溶液中:NH4+、Na+、CO32-、SiO32-
C. c(Fe2+)=1 mol·L-1的溶液中:Mg2+、H+、MnO4-、SO42-
D. 無(wú)色透明溶液中:K+、Ca2+、Cl-、HCO3-
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來(lái)制備,工藝流程如下:
回答下列問(wèn)題:
(1)“酸浸”實(shí)驗(yàn)中,鐵的浸出率結(jié)果如圖所示。由圖可知,當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí),所采用的實(shí)驗(yàn)條件為___________________!八峤睂(shí)驗(yàn)中為了提高酸浸的效率,除了升溫還可以采取的措施有___________________(至少寫(xiě)兩種)。
(2)“酸浸”后,“濾液①”鈦主要以形式存在,寫(xiě)出其水解生成TiO2·xH2O的離子方程式__________________。
(3)TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示:
溫度/℃ | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率% | 92 | 95 | 97 | 93 | 88 |
分析40 ℃時(shí)TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因__________________。
(4)若“濾液②”中,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使恰好沉淀完全即溶液中,此時(shí)是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?_____________(列式計(jì)算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】鋇在氧氣中燃燒時(shí)得到一種鋇的氧化物晶體,結(jié)構(gòu)如圖所示,有關(guān)說(shuō)法不正確的是( )
A. 該晶體屬于離子晶體
B. 晶體的化學(xué)式為Ba2O2
C. 該晶體晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl相似
D. 與每個(gè)Ba2+距離相等且最近的Ba2+共有12個(gè)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】金屬及其相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用;卮鹣铝袉(wèn)題:
(1)下列關(guān)于金屬及金屬鍵的說(shuō)法不正確的是______。(填字母代號(hào))
a.金屬鍵沒(méi)有方向性與飽和性
b.金屬鍵是金屬原子與自由電子間的相互作用
c.金屬熔沸點(diǎn)不同的原因可以用金屬鍵強(qiáng)弱解釋
d.電子氣理論可解釋金屬材料的延展性,不能解釋金屬有良好的導(dǎo)電性
(2)釩廣泛用于催化及鋼鐵工業(yè),基態(tài)釩原子的價(jià)層電子排布圖為_________________。
(3)二茂鐵又叫雙環(huán)戊二烯基鐵[Fe(C5H5)2],熔點(diǎn)是172.5~173 ℃,100 ℃以上升華,二茂鐵屬于_____晶體。已知分子中的大π鍵可用符號(hào)表示,其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù),n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為)。已知二茂鐵的每個(gè)茂環(huán)帶有一個(gè)單位負(fù)電荷,則每個(gè)環(huán)中的大π鍵應(yīng)表示為________________。
(4)銅可以形成一種離子化合物[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4,若要確定[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4是晶體還是非晶體,最科學(xué)的方法是對(duì)其進(jìn)行______實(shí)驗(yàn),其中陰離子的空間構(gòu)型是_____,該化合物加熱時(shí)首先失去的組分是H2O,原因是_______________________。
(5)最近發(fā)現(xiàn),只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體也具有超導(dǎo)性,該物質(zhì)形成的晶體的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
①與Mg緊鄰的Ni有________個(gè)。
②原子坐標(biāo)參數(shù)可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置。該晶胞中原子的坐標(biāo)參數(shù)為a為(0,0,0);b為(1/2,1/2,0);d為(1,1,1)。則c原子的坐標(biāo)參數(shù)為_______。
③若晶胞中Ni、Mg之間的最短距離為a pm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則晶體的密度ρ=______g·cm-3(用含a、NA的代數(shù)式表示)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某小組利用氯酸鉀與10 mol·L-1鹽酸反應(yīng)制氯氣并進(jìn)行氯氣性質(zhì)的探究,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示:
請(qǐng)回答:
(1)裝置F的名稱是____________。
(2)E中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是___________。
(3)根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就可以證明起漂白作用的不是氯氣而是次氯酸,相關(guān)現(xiàn)象是_________。
(4)現(xiàn)要配制240mL 10 mol·Lˉ1所需鹽酸,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
①所用的儀器除量筒、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外,還需要的儀器是_________。
②配制好的鹽酸放入試劑瓶中后,需要貼上標(biāo)簽,請(qǐng)你在圖標(biāo)簽上填好所配溶液的信息_________。
③配制過(guò)程中有下列實(shí)驗(yàn)操作步驟,其正確的順序?yàn)?/span>___________________。
④下列操作會(huì)使配制結(jié)果偏高的是__________________。
A.容量瓶洗凈后未干燥直接用來(lái)配制溶液
B.反復(fù)搖勻后發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線,繼續(xù)加水至刻度線
C.定容時(shí)俯視讀數(shù)
D.用量筒量取濃鹽酸配制所需鹽酸時(shí),量筒仰視讀數(shù)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】氮和氮的相關(guān)化合物在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。請(qǐng)回答:
I.搭載“神舟十一號(hào)”的長(zhǎng)征-2F火箭使用的推進(jìn)劑燃料由N、H兩種元素組成,且原子個(gè)數(shù)N:H=1:2,其水溶液顯堿性。
(1)該物質(zhì)中N原子的雜化方式為________,溶于水呈堿性的原因?yàn)?/span>___________(用離子方程式表示)。
(2)氮元素的第一電離能比相鄰的氧元素大,其原因?yàn)?/span>________________。
II.笑氣(N2O)曾被用作麻醉劑,但過(guò)度吸食會(huì)導(dǎo)致身體機(jī)能紊亂。
(3)預(yù)測(cè)N2O的結(jié)構(gòu)式為________________。
(4)在短周期元素組成的物質(zhì)中,寫(xiě)出與NO2-互為等電子體的分子_________。(寫(xiě)兩個(gè),填分子式)
III.氮化鈦為金黃色晶體,有仿金效果,越來(lái)越多地成為黃金的代替品。
(5)Ti金屬晶體的堆積模型為________,配位數(shù)為_______,基態(tài)Ti3+中未成對(duì)電子數(shù)有______個(gè)。
(6)氮化鈦晶體的晶胞與NaCl晶胞相似(如圖所示),該氮化鈦的密度為ρg·cm-3,則該晶胞中N、Ti之間的最近距離為______nm(NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,只列計(jì)算式)。該晶體中與氮原子距離相等且最近的鈦原子圍成的空間幾何體為____________________。
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