题目内容
【题目】第四周期的元素，如：钛(22Ti)、铁(26Fe)、砷、硒、锌等及其相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：
(1)基态Ti原子中，最高能层电子的电子云轮廓形状为___________，与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，最外层电子数与钛不同的元素有______种。
(2)琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物，临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收，避免生成Fe3+，从结构角度来看，Fe2+ 易被氧化成Fe3+的原因是______________。
(3)SCN-离子可用于Fe3+的检验，其对应的酸有两种，分别为硫氰酸(H-S-C≡N)和异硫氰酸(H-N=C=S)。
①写出与SCN-互为等电子体的一种微粒_________________(分子或离子)；
②硫氰酸分子中π键和σ键的个数之比为___________；
③异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高的原因是________________________。
(4)成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为As2S3，分子结构如图，As原子的杂化方式为____________，雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雌黄（As4S4）和SnCl4并放出H2S气体，写出该反应方程式__________________________。SnCl4分子的空间构型为______________。
(5)高子化合物CaC2的一种晶体结构如图所示。该物质的电子式___________。一个晶胞含有的π键平均有___________个。
(6)硒化锌的晶胞结构如图所示，图中X和Y点所堆积的原子均为___________(填元素符号)；该晶胞中硒原子所处空隙类型为___________(填“立方体”、“正四面体”或正八面体”)，该种空隙的填充率为___________；若该晶胞密度为pgcm-3，硒化锌的摩尔质量为Mgmol-1。用NA代表阿伏加德罗常数的数值，则晶胞参数a 为___________nm。
【答案】 球形 2 Fe3+的3d5半满状态更稳定 N2O(或CO2、CS2、OCN-) 2∶3 异硫氰酸分子间含有氢键 sp3杂化 2As2S3+2SnCl2+4HCl=As4S4+2SnCl4+2H4S↑ 正四面体形 
8 Zn 正四面体 50% 
×107
【解析】(1)基态Ti原子的价层电子排布式为：3d24s2，最高能层为第四能层，s电子云轮廓形状为球形；与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，最外层电子数与钛不同的元素有Cr 3d54s1，Cu 3d104s1，共两种；
（2）从结构角度来看，Fe2+ 的价电子排布式是：3d6，再失一个电子就是3d5半充满稳定结构，故易被氧化成Fe3+；
(3) ①与SCN-互为等电子体的一种微粒是：N2O(或CO2、CS2、OCN-)；
②硫氰酸(H-S-C≡N)中π键和σ键的个数之比为2∶3；
③异硫氰酸分子间可以形成氢键，故其沸点比硫氰酸沸点高；
(4) 雌黄分子式为As2S3，As有四对价层电子对，As原子的杂化方式为sp3杂化；
雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雌黄（As4S4）和SnCl4并放出H2S气体，故其反应方程式为：2As2S3+2SnCl2+4HCl=As4S4+2SnCl4+2H4S↑；SnCl4分子的空间构型为正四面体；
(5)CaC2为离子化合物，电子式为：
；一个晶胞含有4个Ca2+，4个C22-,一个C22-中有两个π键，一个晶胞含有的π键平均有8个；
(6) 硒化锌的晶胞结构中X和Y点所堆积的原子均为Zn，该晶胞中四个硒原子所处晶胞体对角线四分之一处，空隙类型为正四面体，但只占据了其中4个位置，故该种空隙的填充率为50%；若该晶胞密度为pgcm-3，硒化锌的摩尔质量为Mgmol-1。用NA代表阿伏加德罗常数的数值，则晶胞参数a 为×107nm。
【题目】随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用,并被誉为“合金维生素”。工业上回收废钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，回收率达91．7%以上。该工艺的主要流程如图所示：
已知部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：
物质 | VOSO4 | V2O5 | NH4VO3 | （VO2）2SO4 |
溶解性 | 可溶 | 难溶 | 难溶 | 易溶 |
请问答下列问题：
（1）工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，其化学方程式可表示为____。
（2）滤液中含钒的主要成分________（写化学式）。反应①的离子方程式___________________。
（3）萃取和反萃取过程中所需的主要玻璃仪器为_____________。若反萃取使用硫酸用量过大，进一步处理会增加_______（填化学式）的用量，造成成本增大。
（4）该工艺反应③的沉淀率（又称沉钒率）是回收钒的关键之一，写出该步发生反应的离子方程式___________________。“沉淀”过程中，沉钒率受温度、氯化铵系数（NH4Cl的质量与调节pH之后的料液中VO3-的质量比）等的影响，其中温度与沉钒率的关系如图所示，温度高于80℃沉钒率降低的可能原因是___________________________。
（5）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：
pH | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2.0 | 2.1 |
钒沉淀率% | 88.1 | 94.8 | 96.5 | 98.0 | 98.8 | 98.8 | 96.4 | 93.1 | 89.3 |
结合上表，在实际生产中，③中加入氨水，调节溶液的最佳pH值为____。若矾沉淀率为93.1%时不产生Fe（OH）3沉淀，则溶液中c（Fe3+）＜_____。（已知：25℃时，Ksp[Fe（OH）3]＝2.6×10-39）
（6）废钒催化剂中V2O5的质量分数为6%（原料中的所有钒已换算成V2O5）。取100g此废钒催化剂按上述流程进行实验，当加入105mL 0.1molL-1的KClO3溶液时，溶液中的钒恰好被完全处理，假设以后各步钒没有损失，则该工业生产中钒的回收率是______________。
【题目】氨气在工农业生产和国防科技中有着重要应用，科研工作者对其进行者广泛研究。回答：
(1)某课题组实现了在常湿常压下,以氮气和液态水为原料制备氨气同时有氧气生成。
已知，在一定温度和压强下，由最稳定的单质生成1mol纯物质的热效应，称为该物质的生成热(△H)。常温常压下、相关物质的生成热如下表所示:
物质 | NH3(s) | H20(1) |
△H/ kJ·mo1-1 | -46 | -242 |
上述合成氨反应的热化学方程式为______________________。
(2)利用生物电池，以H2、N2为原料合成氨的装置如下图所示。
Q、R均为催化剂，据到示判断，负极反应的催化剂为___(填“Q”或“R”)；正极的电极反应式为_______________。
(3)氨气是工业制硝酸的主要原料之一，催化氧化步骤中发生的主要反应如下：
I.4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)△H=-906kJ/mol
II.4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+ 6H2O(g)△H=-126kJ/mol
将固定比例NH3和O2的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器，反应产率与温度的关系如图1所示。
①催化氧化步骤中，最适宜的温度为____(填“T1”或“T2”)。
②低于T1℃时，NO的产率较低的原因为_____。
③高于T2℃时，NO的产率降低的可能原因为_____(填选项字母)
A.催化剂活性降低 B.平衡常数减小 C.反应活化能增大 D.氨气溶于水
④T2℃(T1>T2)时，向20L恒容密闭容器中充入2molNH3和2.75mo1O2，发生反应I.反应过程中各物质的物质的量的随时间(t)变化关系如图2所示。T2℃时，该反应的平衡常数K=_____；5min时，改变了某一外界条件，所改变的条件可能为__________。