题目内容

【题目】FeCoNi是三种重要的金属元素。回答下列问题:

(1)FeCoNi在周期表中的位置为_________,基态Fe原子的电子排布式为__________

(2)CoO的面心立方晶胞如图所示。设阿伏加德罗常数的值为NA,则CoO晶体的密度为______gcm-3:三种元素二价氧化物的晶胞类型相同,其熔点由高到低的顺序为_______

(3)FeCoNi能与C12反应,其中Co和为Ni均生产二氯化物,由此推断FeCl3CoCl3Cl2的氧化性由强到弱的顺序为____Co(OH)3与盐酸反应有黄绿色气体生成,写出反应的离子方程式:______

(4)95℃时,将Ni片浸在不同质量分数的硫酸中,经4小时腐蚀后的质量损失情况如图所示,当大于63%时,Ni被腐蚀的速率逐渐降低的可能原因为_____。由于NiH2SO4反应很慢,而与稀硝酸反应很快,工业上选用H2SO4HNO3的混酸与Ni反应制备NiSO4。为了提高产物的纯度,在硫酸中添加HNO3的方式为______(一次过量少量多次”),此法制备NiSO4的化学方程式为_______

【答案】第四周期第VIII 1s22s22p63s23p63d64s2[Ar]3d64s2 NiOCoOFeO CoCl3Cl2FeCl3 2Co(OH)3 6H+ 2ClCl22Co2+6H2O H2SO4质量分数增加,Ni表面逐渐形成致密氧化膜 少量多次 3Ni 3H2SO42HNO3 NiSO42NO↑4H2ONiH2SO42HNO3NiSO42NO22H2O

【解析】

(1)根据FeCoNi的原子序数得出位置和基态Fe原子的电子排布式。

(2)根据晶胞结构计算出O2Co2+个数,根据密度公式计算;根据离子晶体键能和晶格能比较熔点。

(3)根据反应方程式氧化剂的氧化性大于氧化产物氧化性,Co(OH)3与盐酸反应发生氧化还原反应生成Cl2CoCl2H2O

(4)类比Fe在常温下与浓硫酸发生钝化,根据图中信息得出原因;根据为了提高产物的纯度,根据NiH2SO4反应很慢,而与稀硝酸反应很快这个信息得出添加硝酸的方法和反应方程式。

(1)FeCoNi分别为262728号元素,它们在周期表中的位置为第四周期第VIII族,基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2[Ar]3d64s2;故答案为:第四周期第VIII族;1s22s22p63s23p63d64s2[Ar]3d64s2;。

(2)CoO的面心立方晶胞如图1所示。根据晶胞结构计算出O2个数为Co2+个数为,设阿伏加德罗常数的值为NA,则CoO晶体的密度为;三种元素二价氧化物的晶胞类型相同,离子半径Fe2+Co2+Ni2+NiOCoOFeO,离子键键长越来越长,键能越来越小,晶格能按NiOCoOFeO依次减小,因此其熔点由高到低的顺序为NiOCoOFeO;故答案为:NiOCoOFeO

(3)FeCoNi能与Cl2反应,其中Co和为Ni均生产二氯化物,根据铁和氯气反应生成FeCl3,氧化剂的氧化性大于氧化产物氧化性,因此氧化性:Cl2FeCl3,氯气与Co和为Ni均生产二氯化物,说明氯气的氧化性比CoCl3弱,由此推断FeCl3CoCl3Cl2的氧化性由强到弱的顺序为CoCl3Cl2FeCl3Co(OH)3与盐酸反应有黄绿色气体生成,发生氧化还原反应生成Cl2CoCl2H2O,其离子方程式:2Co(OH)36H+2ClCl22Co2+6H2O;故答案为:CoCl3Cl2FeCl32Co(OH)3 6H+ 2ClCl22Co2+6H2O

(4)类比Fe在常温下与浓硫酸发生钝化,根据图中信息,当大于63%时,Ni被腐蚀的速率逐渐降低的可能原因为随H2SO4质量分数增加,Ni表面逐渐形成致密氧化膜。工业上选用H2SO4HNO3的混酸与Ni反应制备NiSO4。为了提高产物的纯度,根据NiH2SO4反应很慢,而与稀硝酸反应很快,因此在硫酸中少量多次添加HNO3的方式来提高反应速率,反应生成NiSO4H2O,根据硝酸浓度不同得到NONO2,此法制备NiSO4的化学方程式为3Ni3H2SO42HNO3 NiSO42NO↑4H2ONiH2SO42HNO3 NiSO42NO22H2O;故答案为:随H2SO4质量分数增加,Ni表面逐渐形成致密氧化膜;少量多次;3Ni 3H2SO42HNO3 NiSO42NO↑4H2ONiH2SO42HNO3NiSO42NO22H2O

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