题目内容
【题目】TiO2是一种性能优良的半导体光催化剂，能有效地吸附有机污染物（如甲醛、甲苯等)和含氮化合物(如NH3、CN－等）转化为CO2和N2等小分子物质。
（1）Ti基态核外电子排布式为________________。
（2）甲醛HCHO分子空间构型为_____；分子中碳原子轨道杂化类型为_____，π键和σ键的个数之比为____，
（3）氨气极易溶于水，是因为氨和水的分子均是_________，还因为___________。
（4）甲苯分子中能够共平面的原子最多为____个；苯环不易被卤素加成，而比较容易被卤素取代苯环上的氢，原因是___________________。
（5）含CN－的污水毒性极大，用NaClO先把CN－氧化为CNO－，然后在酸性条件下再将CNO－氧化为无污染的气体。请写出与CNO－互为等电子体的微粒______分子或离子，写一种）。
（6）Ti[(CN)4]2-中Ti2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型，Ti[(CN)4]2-的结构可表示为_____________________。
（7）Ti的某氧化物和CaO相互作用能形成钛酸盐的晶胞结构如图所示（Ti4+位于立方体的顶点，Ca2+ 处于立方体的中心）。该晶体中，Ti4+和周围____ 个O2-相紧邻；若该晶胞的密度为dg/cm3则钛氧键的键长为______pm （用带NA的代数式表示）。
【答案】 1s22s22p63s23p63d24s2（或[Ar]3d24s2） 平面三角形 sp2 1:3 极性分子（或相似相溶） 氨分子与水分子可形成分子间氢键 13 苯环上存在大π键（或双键平均化） N2O、CO2、CS2、SCN－等 
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【解析】（1）Ti的原子序数为22，原子核外电子数为22，位于第四周期第ⅣB族，最后填充d电子Ti基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2（或[Ar]3d24s2）。（2）甲醛HCHO分子空间构型为平面三角形；碳形成3个σ键，无孤电子对，分子中碳原子轨道杂化类型为sp2 ，π键和σ键的个数之比为1：3；（3）氨气极易溶于水，氨分子是极性分子，水是极性溶剂，由相似相溶原理可知，氨气易溶于水，氨气能与水反应生成一水合氨，使氨气溶解度增大，氨气与水分子之间能形成氢键，使氨气溶解度增大。（4）甲苯分子中能够共平面的原子最多为7个C、苯环上5个H，甲基上一个H共13个；苯环不易被卤素加成，而比较容易被卤素取代苯环上的氢，原因是苯环上存在大π键（或双键平均化）。（5）CNO－中电子数为：6+7+8+1=22，与CNO－互为等电子体的微粒N2O、CO2、CS2、SCN－等分子或离子。（6）Ti[(CN)4]2-中Ti2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型，Ti[(CN)4]2-的结构可表示为
。（7）由晶胞结构图可知，体心为Ca2＋，面心为O2－，该晶体中每个顶点Ti4＋与面心的O2－相邻，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，晶体中，Ti4＋和周围紧相邻O2－数目为3×8/2=12，该晶体中，Ti4+和周围12 个O2-相紧邻；如图晶胞中Ti4＋为8×1/8=1,Ca2＋为1，O2－为6×1/2=3,令晶胞边长为x，ρ=m/v=
,晶胞边长为
，则钛氧键的键长为
pm。
名校课堂系列答案
【题目】目前，我国是最大的钢铁生产国，钢铁是国民经济的基础产业，铁及其化合物的应用也越来越广泛。回答下列问题:
(1)画出铁的原子结构示意图:______________。
(2)工业炼铁时常用CO还原铁矿粉，已知:
① Fe2O3(s) + 3CO(g)=2Fe(s)+ 3CO2(g) △H=-24.8 kJ/mol
② Fe3O4(S)+CO(g)=-3FeO(g)+CO2(g) △H= +19.4 kJ/mol
③ FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) △H= -11.0 kJ/mol
则反应3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)的△H= ________。
(3)Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) 反应温度与K的关系如右表:
反应温度/℃ | 1000 | 1150 | 1300 |
平衡常数K | 64 | 50.7 | 42.9 |
恒温1000℃在体积为10L的恒容密闭容器中加入0.1molFe2O3和0.1molCO，气体混合物中CO2的体积分数φ(CO2)随时间t的变化关系如图所示。
①前 8minCO 的反应速率为_______；平衡时a=____。
②若再向平衡混合物中加入0.01molCO 和0.02molCO2，平衡_______移动；若要使平衡混合气中CO2的体积分数增大，下列措施可行的是_______(填标号)。
A.增大Fe2O3用量 B.增大压强 C.降低温度 D.向容器中再充入少量CO
(4)纳米级的Fe3O4在催化剂、造影成像、药物载体、靶向给药等领域都有很好的应用前景，工业生产中常用“共沉淀法”来制备。将FeCl2和FeCl3按一定比例配成混合溶液，用NaOH溶液作为沉淀剂，在特定条件下即可制得纳米级的Fe3O4，反应的离子方程式是_____，在实际生产中Fe2+和Fe3+反应用量比常是2:3，甚至1:1，为什么?________。
(5)纳米铁粉可用于除去废水中的NO3-，反应的离子方程式为:4Fe+ NO3-+ 10H+=4Fe2++NH4++3H2O。研究发现，若pH偏低将会导致NO3－的去除率下降，其原因是________；若加入少量Cu2+，废水中NO3-的去除速率大大加快，可能的原因是_____________。
【题目】某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)的分解反应。
（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)
2NH3(g)＋CO2(g)，实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度/℃ | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
平衡总压强/kPa | 5.7 | 8.3 | 12 | 17.1 | 24 |
平衡气体总浓度/mol·L－1 | 2.4×10－3 | 3.4×10－3 | 4.8×10－3 | 6.8×10－3 | 9.4×10－3 |
①该可逆反应的平衡常数的表达式为________________________
②可以判断该分解反应已经达到平衡的是________。
A．2v(NH3)＝v(CO2)
B．密闭容器中混合气体的密度不变
C．密闭容器中CO2的体积分数不变
D．密闭容器中总压强不变
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25 ℃下达到分解平衡。若在恒温下增大容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将________(填“增加”、“减少”或“不变”)。该反应的焓变ΔH______0(填“>”、“＝”或“<”，下同)，熵变ΔS_______0
（2）在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫。
已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
②CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH2＝＋172.5 kJ·mol－1
③S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3＝－296.0 kJ·mol－1
请写出CO与SO2反应的热化学方程式_________________________________________________________
