题目内容
【题目】(物质结构与性质)元素周期表中第57号元素镧到71号元素镥这15种元素统称为镧系元素。回答下列问题:
(1)钬(Ho)可用来制作磁性材料,其基态原子电子排布式为[Xe]4f116s2,钬(Ho)有___个未成对电子。
(2)钇钡铜氧(YBa2Cu3O7-x)是一种高温超导材料(其中Y显+3价,Cu显+2、+3价),该材料所含元素中,电负性最大的元素是______(填元素符号),若YBa2Cu3O7-x材料在T ℃下有超导性,当x=0.2时,n(Cu3+)∶n(Cu2+)=_____。
(3)下表是几种镧系元素的电离能(单位:kJ·mol-1)
第一电离能 | 第二电离能 | 第三电离能 | 第四电离能 | |
Ce | 527 | 1047 | 1949 | 3547 |
La | 538 | 1067 | 1850 | 4819 |
Lu | 532 | 1340 | 2022 | 4370 |
Yb | 604 | 1174 | 2417 | 4203 |
据此,判断形成+3价化合物最稳定的元素是____(填元素符号)。
(4)Sm(钐)的单质与l,2-二碘乙烷可发生如下反应:Sm+ICH2CH2I→SmI2+CH2=CH2。ICH2CH2I中碳原子杂化轨道类型为____,1 mol CH2=CH2中含有的σ键数目为_______;常温下l,2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体,其主要原因是_____。
(5)从磷钇矿中可提取稀土元素钇(Y),某磷钇矿的结构如图。
该磷钇矿的化学式为____,与PO43-互为等电子体的阴离子有____(写出两种离子的化学式)。已知晶胞参数a=0.69 nm,c=0.60 nm,阿伏加德罗常数为NA,则晶胞的密度为____g·cm-3(列出计算式)。
【答案】3 O 1∶4 La sp3 3.01×1024或5NA 二碘乙烷的相对分子质量较大,分子间作用力较强,沸点相对较高 YPO4 SO42-、ClO4- (或BrO4-、IO4-、SiO44-)
【解析】
(1)钬(Ho)的基态原子电子排布式为[Xe]4f116s2,4f能级存在未成对电子,含有7个轨道,有4个轨道填充2个电子,另外3个轨道均填充1个电子,故一个基态钬原子所含的未成对电子数为3,故答案为:3;
(2)材料中只有氧元素为非金属元素,其电负性最大;设+2价的Cu、+3价的Cu的原子数目分别为a、b,则a+b=3,由化合价代数和为0 可得:3+2×2+2a+3b=(7-0.2)×2,解得a=2.4,b=0.6,故n(Cu3+):n(Cu2+)=0.6:2.4=1:4,故答案为:O,1:4;
(3) 原子的第一、第二、第三电离能之间相差较小,第四电离能与第三电离能相差越大,越容易失去3个电子,+3价的可能性越大,在上述表中La的I1、I2和I3最接近,而I4突然变大,故应为La元素,答案为:La;
(4)在ICH2CH2I分子中碳原子只形成了单键,有四个单键,故碳原子杂化轨道类型为sp3;1个CH2=CH2分子中含有5个σ键,故1mol CH2=CH2中含有的σ键数目为5NA;二碘乙烷的相对分子质量较大,分子间作用力较强,沸点相对较高,所以二碘乙烷在常温下为液体,
故答案为:sp3;3.01×1024或5NA;二碘乙烷的相对分子质量较大,分子间作用力较强,沸点相对较高;
(5)该晶胞中Y原子位于8个顶点、体心、前后左右4个面上,Y原子个数=8×+1+4×=4,磷酸根离子位于上下面心、4个竖棱上、前后左右面上,磷酸根离子个数=2×+4×+4×=4,二者个数之比为4:4=1:1,据此书写该磷钇矿的化学式为YPO4;与PO43-互为等电子体的阴离子中含有5个原子、价电子数是30,与其互为等电子体的离子有SO42-、ClO4-等,己知晶胞参数a=0.69nm,c=0.60nm,该晶胞体积=(a×a×c)×10-21 cm3,阿伏加德罗常数为NA,则该磷钇矿的密度==g/cm3=g/cm3,故答案为:YPO4,SO42-、ClO4- (或BrO4-、IO4-、SiO44-),。
【题目】实验室可利用环己醇的氧化反应制备环己酮,反应原理和实验装置(部分夹持装置略)如下:
有关物质的物理性质见下表。
物质 | 沸点(℃) | 密度(g·cm-3,20℃) | 溶解性 |
环己醇 | 161.1(97.8)* | 0.96 | 能溶于水和醚 |
环己酮 | 155.6(95.0)* | 0.95 | 微溶于水,能溶于醚 |
水 | 100.0 | 1.0 |
*括号中的数据表示该有机物与水形成的具有固定组成的混合物的沸点。实验中通过装置B将酸性Na2Cr2O7溶液加到盛有10mL环己醇的A中,在55~60℃进行反应。反应完成后,加入适量水,蒸馏,收集95~100℃的馏分,得到主要含环己酮粗品和水的混合物。
(1)装置D的名称为____________________________。
(2)酸性Na2Cr2O7溶液氧化环己醇反应的△H<0,反应剧烈将导致体系温度迅速上升,副反应增多。
①滴加酸性Na2Cr2O7溶液的操作为_______________;
②蒸馏不能分离环己酮和水的原因是______________。
(3)环己酮的提纯需要经过以下一系列的操作:
a.往液体中加入NaCl固体至饱和,静置,分液;
b.水层用乙醚(乙醚沸点34.6℃,易燃烧)萃取,萃取液并入有机层;
c.加人无水MgSO4固体,除去有机物中少量的水;
d.过滤;
e.蒸馏、除去乙醚后,收集151~156℃馏分。
①B中水层用乙醚萃取的目的是_________;
②上述操作a、d中使用的玻璃仪器除烧杯、锥形瓶、玻璃棒外,还需要的玻璃仪器有__,操作a中,加入NaC1固体的作用是____。
③恢复至室温时,分离得到纯产品体积为6mL,则环已酮的产率为_____。(计算结果精确到0.1%)
【题目】NiSO4是化学镀镍的原料,一种用废雷尼镍催化剂(已预处理,主要含NiO,还含有少量Fe、Cr及不溶物)制备NiSO4·7H2O的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)化学镀镍总反应为6NaOH+2NiSO4+NaH2PO2=2Ni+Na3PO4+2Na2SO4+4H2O,每生成1 mol Ni,转移电子的物质的量为____。
(2)“溶解”时,在反应器中加入湿料及水,为节约能耗,且维持反应始终在一定温度下进行,应进行的操作是________。
(3)“氧化”时,Fe2+被氧化的离子方程式为________。
(4)“滤渣2”的成分是______。
已知在实验条件下,几种离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示:
Ni2+ | Fe2+ | Cr3+ | Fe3+ | |
开始沉淀pH | 6.2 | 7.6 | 4.5 | 2.3 |
沉淀完全pH | 8.6 | 9.1 | 5.6 | 3.3 |
(5)“浓缩”时,加入H2SO4调节pH为3.5~4.0的目的是____;由浓缩液得到产品的步骤为____。
(6)测定产品镍的质量分数[w(Ni)]的实验步骤如下:准确称取0.1000 g产品于250 mL锥形瓶内,加入25 mL水、0.5 g氟化钠、10 mL氨性缓冲溶液、约0.1 g紫脲酸铵指示剂,摇匀,用0.0250 mol·L-1 EDTA滴定至试液呈紫红色为终点(Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+),消耗EDTA溶液14.00 mL,则产品中w(Ni)=____%。