【题目】钛被誉为“21世纪的金属”,可呈现多种化合价。其中以+4价的Ti最为稳定。
(1)基态Ti原子的价电子轨道表示式为_______________。
(2)已知电离能:I2(Ti)=1310kJ/mol,I2(K)=3051kJ/mol。I2(Ti)<I2(K),其原因为________。
(3)钛某配合物可用于催化环烯烃聚合,其结如图所示:
①钛的配位数为_____,碳原子的杂化类型_____。
②该配合物中存在的化学键有___________(填字母标号)。
a.离子健 b.配位键 c.金属健 d.共价键 e.氢键
(4)已知TiO2与浓硫酸反应生成硫酸氧钛,硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子,结构如上图所示,该阳离子化学式为________,阴离子SO42—的空间构型为____。
(5)钛与卤素形成的化合物熔沸点如下表所示:
TiCl4 | TiBr4 | TiI4 | |
熔点/℃ | ﹣24.1 | 38.3 | 155 |
沸点/℃ | 136.5 | 233.5 | 377 |
分析 TiCl4、TiBr4、TiI4的熔点和沸点呈现一定变化规律的原因是:_____。
(6)已知TiN晶体的晶胞结构如下图所示,若该晶胞的密度ρg/cm3,阿伏加德罗常数值为NA,则晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为________pm.(用含ρ、NA的代数式表示)
【答案】 K+的电子排布式为3p6,3p轨道处于全充满状态,相对较稳定,不易失去;而Ti+失去的是4s1电子 6 sp3、sp2 bd TiO2+或(TiO)n2n+ 正四面体 三者都是分子晶体,组成和结构相似,随着相对分子质量增大,分子间作用力增强,熔沸点升高
×1010
【解析】
(1)Ti原子中3d、4s能级上电子为其价电子;
(2)轨道中电子处于全满、全空或半满时较稳定;
(3)①根据图知,Ti原子配位数是6;甲基上的C原子价层电子对数是4、环上C原子价层电子对数是3,根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型;
②Ti原子和氯原子、O原子之间存在配位键,碳氢、碳碳及碳氧原子之间存在共价键;
(4)该阳离子中每个Ti4+含有氧离子个数=2×=1;硫酸根离子中S原子价层电子对数=4+(6+2-4×2)÷2=4,且不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断该离子空间构型;
(5)这几种物质熔沸点较低,为分子晶体,组成和结构相似的分子晶体,其熔沸点与分子间作用力成正比,分子间作用力随着相对分子质量增大而增大;
(6)白色球个数=8×+6×
=4,黑色球个数=12×
+1=4,晶胞棱长=
,晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为棱长的一半。
(1)Ti原子中3d、4s能级上电子为其价电子,Ti的价电子排布式为3d24s2,其价电子排布图为,
故答案为:;
(2)轨道中电子处于全满、全空或半满时较稳定,K+失去的是全充满的3p6电子,Ti+失去的是4s1电子,失电子前者较后者难,所以I2(Ti)<I2(K),
故答案为:K+的电子排布式为3p6,3p轨道处于全充满状态,相对较稳定,不易失去;而Ti+失去的是4s1电子;
(3)①根据图知,Ti原子配位数是6;甲基上的C原子形成4个σ键且不含孤电子对,价层电子对数是4,其中C为sp3杂化,环上C原子形成3个σ键和1个π键、且不含孤电子对,价层电子对数是3,其中C为sp2杂化,
故答案为:6;sp3、sp2;
②Ti原子和氯原子、O原子之间存在配位键,碳氢、碳碳及碳氧原子之间存在共价键,所以含有的化学键为配位键和共价键,
故答案为:bd;
(4) 该阳离子中每个Ti4+含有氧离子个数=2×=1,则阳离子化学式为TiO2+或(TiO) n 2n+;硫酸根离子中S原子价层电子对数=4+(6+2-4×2)÷2=4,且不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断该离子空间构型为正四面体形,
故答案为:TiO2+或(TiO) n 2n+;正四面体;
(5) 这几种物质熔沸点较低,都为分子晶体,组成和结构相似的分子晶体,其熔沸点与分子间作用力成正比,分子间作用力随着相对分子质量增大而增大,这几种分子相对分子质量从氯化物到碘化物依次增大,分子间作用力依次增大,则其熔沸点依次升高,
故答案为:三者都是分子晶体,组成和结构相似,随着相对分子质量增大,分子间作用力增强,熔沸点升高;
(6) 白色球个数=8×+6×
=4,黑色球个数span>=12×
+1=4,晶胞棱长=
cm,晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为棱长的一半=
×
cm =
×
cm=
×1010pm。,
故答案为:×1010。
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【题目】检验某溶液中是否含有,常用的方法是( )
A.取样,滴加BaCl2溶液,看是否有不溶于水的白色沉淀生成
B.取样,滴加稀盐酸酸化的BaCl2溶液,看是否有不落于水的白色沉淀生成
C.取样,滴加稀硫酸,再滴加BaCl2溶液,看是否有不落于水的白色沉淀生成
D.取样,滴加稀盐酸,无明显现象,再滴加BaCl2落液,看是否有不溶于水的白色沉淀生成
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【题目】2009年10月1日,我国成功举办国庆六十年阅兵活动。其中阅兵仪式上9辆电动车与混合动力车等新能源车辆的亮相,展示了综合国力、国防科技发展水平。同时也说明能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ: CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ: CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是 _____(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
由表中数据判断ΔH1 0 (填“>”、“=”或“<”)。
③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)= 0.2 mol/L,则CO的转化率为 ,此时的温度为 (从上表中选择)。
(2)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH1=-1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,
①设计如图所示的电池装置。该电池正极的电极反应为 。
②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池总反应的化学方程式为
。
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【题目】连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,易被氧气氧化。利用如图装置,在锥形瓶中加入HCOONa、NaOH、CH3OH和水形成的混合液,通入SO2时发生反应生成保险粉和一种常见气体,下列说法错误的是
A. 制备保险粉的离子方程式为HCOO-+OH-+2SO2===S2O42-+CO2↑+H2O
B. NaOH溶液的主要作用是吸收逸出的CO2
C. 多孔玻璃球泡的作用是增大气体与溶液的接触面积,使SO2能被充分吸收
D. 为避免产生的Na2S2O4被O2氧化,使硫酸与亚硫酸钠先反应,产生的SO2排出装置中残留的O2
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【题目】在如图装置中,若关闭活塞,则品红溶液无变化,石蕊试液变红,澄清石灰水变浑浊;若打开活塞,则品红溶液褪色,石蕊试液变红,澄清石灰水变浑浊。据此判断气体和广口瓶中盛放的物质是( )
A. 二氧化硫和浓硫酸
B. 二氧化硫和碳酸氢钠溶液
C. 氯气和氢氧化钠溶液
D. 二氧化碳和氢氧化钠溶液
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【题目】“太阳水”电池装置如图所示,该电池由三个电极组成,其中a为TiO2电极,b为Pt电极,c为WO3电极,电解质溶液为pH=3的Li2SO4-H2SO4溶液。锂离子交换膜将电池分为A、B两个区,A区与大 气相通,B区为封闭体系并有N2保护。下列关于该电池的说法错误的是( )
A.若用导线连接a、c,则a为负极,该电极附近pH减小
B.若用导线连接a、c,则c电极的电极反应式为HxWO3 - xe- =WO3 + xH+
C.若用导线先连接a、c,再连接b、c,可实现太阳能向电能转化
D.若用导线连接b、c, b电极的电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O
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【题目】X、Y、Z三种物质有如图所示转化关系,其中X与稀盐酸不反应:
(1)根据上述转化关系,推断下列物质的化学式: X_____,Y_____,Z____,试剂甲____,试剂乙____。
(2)写出上述①~⑤步反应的离子方程式:
①____________________________________________。
②____________________________________________。
③____________________________________________。
④____________________________________________。
⑤____________________________________________。
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【题目】银锌电池是一种常见化学电源,其反应原理:Zn+Ag2O+H2O==Zn(OH)2+2Ag,其工作示意图如图。下列说法不正确的是:
A. Ag2O电极是正极
B. 电子由Zn电极流出,经过KOH溶液流入Ag2O电极
C. Zn电极的电极反应式:Zn-2e-+2OH-==Zn(OH)2
D. 溶液中OH-向负极移动
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【题目】在甲、乙、丙三个恒温恒容的密闭容器中,分别加入足量活性炭和一定量的NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g),测得各容器中c(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示,下列说法正确的是
容器(温度) | t(min) c(molL-1) | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 |
甲(400℃) | c(NO) | 2.00 | 1.50 | 1.10 | 0.80 | 0.80 |
乙(400℃) | c(NO) | 1.00 | 0.80 | 0.65 | 0.53 | 0.45 |
丙(T℃) | c(NO) | 2.00 | 1.40 | 1.10 | 1.10 | 1.10 |
A.达到平衡状态时,2v正c(NO)=v逆c(N2)
B.容器内压强不再改变说明反应已达平衡
C.丙容器中从反应开始到建立平衡的平均反应速率v c(NO)=0.01125 mol·L-1·min-1
D.由表格数据可知:T>400
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