题目内容

【题目】镍、钴、钛、铜等元素常用作制备锂离子电池的正极材料或高效催化剂。NA表示阿伏加德罗常数,请填写下列空白。

(1)基态Co原子的电子排布式为___。

(2)镍与CO生成的配合物Ni(CO)4中,易提供孤电子对的成键原子是___(填元素名称);1 molNi(CO)4中含有的σ键数目为__;写出与CO互为等电子体的一种阴离子的化学式_____。

(3)Ti(BH4)2是一种储氢材料。BH4-的空间构型是____,B原子的杂化方式__。与钛同周期的第ⅡB族和ⅢA族两种元素中第一电离能较大的是___(写元素符号),原因是____。

(4)CuFeS2的晶胞如图所示,晶胞参数分别为anm、bnm、cnm;CuFeS2的晶胞中每个Cu原子与___个S原子相连,晶体密度ρ=___g·cm3(列出计算表达式)。

以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图中原子2和3的坐标分别为(0,1,)、(,,0),则原子1的坐标为___。

【答案】[Ar]3d74s2 碳 8NA CN-或C22- 正四面体 sp3 Zn Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子 4 (,,)

【解析】

(1)Co是27号元素,结合构造原理写出电子排布式;

(2)Ni原子含有空轨道,CO与氮气互为等电子体,二者化学键类似,CO分子中C、O原子均有1对孤对电子,结合电负性判断哪个原子更易提供孤对电子形成配位键;Ni(CO)4分子中有4个配位键,属于σ键,CO中含有1个σ键,故1个Ni(CO)4分子中有8个σ键;

(3)根据价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数计算判断BH4-中B原子杂化类型和空间构型;结合原子轨道中电子处于全满、全空或半满时较稳定分析判断;

(4)根据均摊法计算晶胞中含有的原子个数,再根据ρ=计算;根据原子2和3的坐标分析判断出坐标原点,再根据图示判断原子1的坐标。

(1)钴为27号元素,基态钴原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d74s2或简写为[Ar]3d74s2,故答案为:1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2;

(2)Ni原子含有空轨道,CO与氮气互为等电子体,二者化学键类似,CO分子中C、O原子均有1对孤对电子,由于O元素电负性比碳元素的大,C原子更易提供孤对电子形成配位键;Ni(CO)4分子中有4个配位键,属于σ键,CO中含有1个σ键,故1个Ni(CO)4分子中有8个σ键,1molNi(CO)4中含有的σ键数目为8NA(或8×6.02×1023或4.816×1023);与CO互为等电子体微粒有2个原子、价电子总数为10,阴离子可以是CN-或C22-,故答案为:碳;8NA(或8×6.02×1023或4.816×1023);CN-或C22-;

(3)①BH4-中B原子的孤电子对数==0,价层电子对数=0+4=4,BH4-的空间构型与VSEPR模型相同,即为正四面体,杂化轨道数目为4,B原子采取sp3杂化;与钛同周期的第ⅡB族和ⅢA族两种元素为Zn和Ga,由于Zn核外电子排布为全满结构,比较稳定,较难失电子,因此第一电离能比Ga的大,故答案为:正四面体形;sp3杂化;Zn;Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子;

(4)根据CuFeS2的晶胞图,晶胞内部的每个Cu原子与4个S相连,因此晶胞中每个Cu原子与4个S原子相连;该晶胞中S原子个数=8、Fe原子个数=4×+4×+2×=4、Cu原子个数=8×+4×+1=4,则晶胞质量为g,晶胞参数分别为anm、bnm、cnm,则晶胞体积=abc(nm3),晶体密度ρ== g·cm3;图中原子2和3的坐标分别为(0,1,)、(,,0),说明是以图中底面左前方的铜原子作为坐标原点的,则原子1的坐标为(,,),故答案为:4;;(,,);

练习册系列答案
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【题目】四氯化钛(TiCl4)是制取航空材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3,不溶于水)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如图:

回答下列问题:

(1)“酸浸”时需要将钛铁矿粉碎,其目的是____。

(2)浸出液呈强酸性,含有TiO2+、Fe2+及少量Fe3+、Al3+等离子,则生成TiO2+的离子方程式是__。

(3)“反应”时需加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生:

2Fe3++Fe=3Fe2+

2TiO2+(无色)+Fe+4H+=2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O

Ti3+(紫色)+Fe3++H2O=TiO2+(无色)+Fe2++2H+

加入铁屑的作用是____。

(4)通过控制条件,可以使过程①中生成的TiO2·nH2O形成一种液态分散系,用一束光照射该分散系能够产生丁达尔效应,则分散质颗粒直径的范围是____。

(5)过程①制得的固体TiO2·nH2O需用过量酸清洗以除去其中的Fe(OH)3杂质,检验Fe(OH)3杂质除净的实验方法是____。

(6)过程③生成的废气中含有CO,则TiO2和焦炭、氯气在高温下发生反应的化学方程式是___。

(7)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念,该工艺流程中存在的不足之处是____(只要求写出一项)。

(8)依据表中信息,可采用___方法精制含少量SiCl4杂质的TiCl4。

TiCl4

SiCl4

熔点/℃

-25.0

-68.8

沸点/℃

136.4

57.6

【题目】研究减少CO2排放是一项重要课题。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:

反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.6 kJ/mol

反应Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) △H2=+23.4 kJ/mol

反应Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H3

(1)△H3=____kJ/mol。

(2)恒温恒容条件下,在密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2,发生反应I。下列描述能说明反应I达到平衡状态的是___(填序号)。

A.反应体系总压强保持不变

B.容器内的混合气体的密度保持不变

C.水分子中断裂2NA个H-O键,同时氢分子中断裂3NA个H-H键

D.CH3OH和H2O的浓度之比保持不变

(3)反应II在某温度下的平衡常数为0.25,此温度下,在密闭容器中加入等物质的量的CH3OCH3(g)和H2O(g),反应到某时刻测得各组分浓度如下:

物质

CH3OCH3(g)

H2O(g)

CH3OH(g)

浓度/mol·L-1

1.8

1.8

0.4

此时v正___v逆(填“>”、“<”或“=”),当反应达到平衡状态时,混合气体中CH3OH体积分数(CH3OH)% =___%。

(4)在某压强下,反应III在不同温度、不同投料比时,CO2的平衡转化率如图所示。T1温度下,将6mol CO2和12mol H2充入2 L的密闭容器中,5min后反应达到平衡状态,则0~5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=____;KA、KB、KC三者之间的大小关系为____。

(5)恒压下将CO2和H2按体积比1:3混合,在不同催化剂作用下发生反应I和反应III,在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。其中:CH3OH的选择性=×100%

①温度高于230℃,CH3OH产率随温度升高而下降的原因是_____。

②在上述条件下合成甲醇的工业条件是____。

p>A.210℃ B.230℃ C.催化剂CZT D.催化剂CZ(Zr-1)T

【题目】研究和深度开发CO、CO2的应用具有重要的社会意义.回答下列问题:

I、CO可用于高炉炼铁,已知:

Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2 (g) △H1= a kJ/mol

3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2 (g) △ H2= b kJ/mol

则反应Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2 (g) 的△H= ______________________________kJ/mol

II、某温度下,在容积为2 L的密闭容器甲中投入8molCO2(g)、16molH2(g)发生反应:

CO2 (g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 甲容器15 min后达到平衡,此时CO2的转化率为75%。则015 min内用二氧化碳表示平均反应速率v(CO2)= _________________,计算此条件下该反应的平衡常数K= _________________。

III、捕碳技术是指从空气中捕获二氧化碳的各种科学技术的统称。目前NH3和(NH4)2CO3等物质已经被用作工业捕碳剂。

(1)下列物质中不可能作为CO2捕获剂的是___________。

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(2)用(NH4)2CO3捕碳的反应:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体,保持其它初始实验条件不变,分别在不同温度下,经过相同时间测得CO2气体浓度,得到趋势图:

①c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为V逆c _____V正d (填“>”、“=”或“<”)

②b、c、d三点的平衡常数K b 、K c、 Kd 从大到小的顺序为 ________________________________。

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