4.“材料”的发现和使用往往会极大地推动生产、生活的发展,一些材料的出现甚至具有里程碑式划时代的意义.请回答下列问题:
SiO2$→_{高温}^{ⅠC}$Si(粗)$→_{300℃}^{Ⅱ.HCl}$SiHCl3$→_{1000-1100℃}^{Ⅲ.过量H_{2}}$Si(纯)
(1)无机非金属材料.高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料,又称“半导体”材料,它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”.这种材料可以按下列方法制备:
①写出步骤I的化学方程式:SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑.
②步骤II经过冷凝得到的SiHCl3(沸点为33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点为57.6℃)和HCl(沸点为-84.7℃),提纯SiHCl3的实验方法是蒸馏或分馏,所用到的玻璃仪器除酒精灯、温度计、锥形瓶外还需要蒸馏烧瓶和冷凝管.
(2)磁性材料.这种黑色材料含有某种铁的氧化物,请写出该氧化物溶于稀硫酸溶液的化学方程式Fe3O4+4H2SO4═FeSO4+Fe2(SO43+4H2O,简述检验所得溶液中较高价态阳离子的实验操作方法取少量该溶液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,溶液变为红色,说明溶液中含有Fe3+
(3)激光材料.我国是激光技术先进的国家,红宝石(Al2O3)是最早用于产生激光的材料.请用离子方程式来证明它是一种两性氧化物:Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O.
(4)高分子材料.一种新型高效净水剂[Al Fe(OH)nCl6-n]m属于无机高分子材料,它广泛应用于生活用水和工业污水的处理,其中铁元素的化合价为+3.
(5)合金材料.取等质量的两份某镁铝合金分别加入足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液中,产生的H2体积分别为100ml,90ml则该合金中镁,铝的质量之比为4:27.
(6)消毒材料.棕黄色强刺激性气体Cl2O为国际公认高效安全灭菌消毒剂之一,实验室可用潮湿的Cl2与Na2CO3反应制取少量Cl2O,补充完整并配平下列反应方程式:2Cl2+2Na2CO3+H2O═2NaHCO3+2NaCl+1 Cl2O.
20.化学在能源开发与利用中起着重要的作用,如甲醇、乙醇、二甲醚(CH3OCH3)等都是新型燃料.
(1)乙醇是重要的化工产品和液体燃料,可以利用下列反应制取乙醇.
2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H=a kJ/mol
在一定压强下,测得上述反应的实验数据如表.
温度/K
CO2转化率%
$\frac{n({H}_{2})}{n(C{O}_{2})}$
500600700800
1.545%33%20%12%
2.060%43%28%15%
3.083%62%37%22%
根据表中数据分析:
①上述反应的a小于0(填“大于”或“小于”).
②在一定温度下,提高氢碳(即$\frac{n({H}_{2})}{n(C{O}_{2})}$)比,平衡常数K值不变(填“增大”、“减小”、或“不变”).
(2)催化剂存在的条件下,在固定容积的密闭容器中投入一定量的CO和H2,同样可制得乙醇(可逆反应).该反应过程中能量变化如图所示:

在一定温度下,向上述密闭容器中加入1mol CO、3mol H2及固体催化剂,使之反应.平衡时,反应产生的热量为Q kJ,若温度不变的条件下,向上述密闭容器中加入4mol CO、12mol H2及固体催化剂,平衡时,反应产生的热量为w kJ,则w的范围为4Q<w<2 (E2-E1).
(3)以乙醇蒸气、空气、氢氧化钠溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池,其工作原理与甲烷燃料电池原理相类似.该电池中负极上的电极反应式是CH3CH2OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O.使用上述乙醇燃料电池电解(Pt电极)一定浓度的硫酸铜溶液通电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH,则乙醇燃料电池在电解过程中转移电子数是0.4NA
19.在周期表中1~36号之间的A、B、C、D、E、F六种元素,它们的原子序数依次增大,已知A与其余五种元素既不同周期也不同主族,B的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代,C元素原子的最外层有3个自旋方向相同的未成对电子,D原子核外电子有8种不同的运动状态,E元素在第四周期,E的基态原子中未成对电子数是核外电子总数的$\frac{1}{4}$,F元素位于周期表的ds区,其基态原子最外能层只有一个电子.
(1)写出基态E原子的价电子排布图3d54s1
(2)B、C、D三种元素第一电离能由小到大的顺序为C<O<N(用元素符号表示).
(3)B的最高价氧化物对应的水化物分子中,中心原子的杂化类型为sp2杂化,C的单质与化合物BD是等电子体,根据等电子体原理,写出化合物BD的电子式
(4)A2D的沸点在同族元素中最高,其原因是由于水分子间形成氢键,导致沸点升高.A2D由液态形成晶体时密度减小(填“增大”、“不变”或“减小”),其主要原因水形成晶体时,每个水分子与4个水分子形成氢键,构成空间正四面体网状结构,水分子空间利用率低,密度反而减小.(用文字叙述).
(5)已知D、F能形成一种化合物,其晶胞的结构如图所示,则该化合物的化学式为Cu2O.(用元素符号表示)
若相邻D原子和F原子间的距离为a cm,阿伏伽德罗常数为NA,则该晶体的密度为$\frac{27\sqrt{3}}{2{N}_{A}{a}^{3}}$g.cm-3(用含a、NA的符号表示).
 0  159730  159738  159744  159748  159754  159756  159760  159766  159768  159774  159780  159784  159786  159790  159796  159798  159804  159808  159810  159814  159816  159820  159822  159824  159825  159826  159828  159829  159830  159832  159834  159838  159840  159844  159846  159850  159856  159858  159864  159868  159870  159874  159880  159886  159888  159894  159898  159900  159906  159910  159916  159924  203614 

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