【题目】铁、钴、镍具有相似的性质,在化学上称为铁系元素。回答下列问题:
(1)LiCoO2、 LiFePO4常用作锂离子电池的正极材料。基态Co原子核外电子排布式为_________,第四电离能I4(Co) _________I4(Fe)(填“>”或“<”),PO43-的空间构型为_________。
(2)铁系元素能与CO形成Fe(CO)5、Ni(CO)4等金属羰基配合物。
与CO互为等电子体的分子和离子分别为_________和_________(各举一种,填化学式);在CO分子中,键与π键数目之比为_________。
(3)铁与K2O、(环戊二烯)在隔绝空气条件下共热可制得二茂铁[Fe(C5H5)2]。在环戊二烯中,C原子的杂化轨道类型为_________。二茂铁熔点为446K,不溶于水,易溶于乙醚、苯、乙醇等有机溶剂,373K即升华;从各种性质看,都表明它是典型的_________化合物。
(4)铁单质的堆积方式有两种,其剖面图分别如图a、b所示。
在图a所示堆积方式里铁原子的半径为rpm,则其晶胞棱长为_________cm。
在图b所示堆积方式里铁原子的总体积占晶体体积的比例为_________(用含圆周率π的代数式表示)
【答案】[Ar]3d74s2 < 正四面体 N2 CN- 1:2 sp2和sp3 共价 π
【解析】
(1)Co为27号元素,原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2;
Co3+核外电子排布为不稳定结构3d4、较易失去电子,Fe3+核外电子排布为半满稳定结构3d5,较难失电子,由此比较第4电离能;
PO43-中P原子孤电子对数为0、σ键数目为4,由此确定空间构型;
(2)价电子数和原子数相等的粒子互为等电子体;CO与N2的构相似,σ键、π键数分别为1、2;
(3)在环戊二烯中有4个C原子为sp2杂化,1个C原子为sp3杂化;
二茂铁的熔点,溶解性情况包括能升华等性质与分子晶体相似;
(4)设a晶胞棱长为x,4rpm= x,求出x;设b晶胞棱长为y,Fe原子半径为R,4R= y,再结合球体积公式计算。
解:(1)Co为27号元素,其价电子排布为3d74s2,基态Co原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2;
Co3+核外电子排布为不稳定结构3d4、较易失去电子,Fe3+核外电子排布为半满稳定结构3d5,较难失电子,故l4(C0)<l4(Fe);
PO43-中P原子孤电子对数为0、δ键数目为4,故其空间构型为正四面体;
(2)与CO价电子数和原子数相等的分子有N2,离子有CN-,C22-等;CO与N2的构相似,σ键、π键数分别为1、2,σ键与π键数目之比为1:2;
(3)在环戊二烯中有4个C原子为sp2杂化,1个C原子为sp3杂化,二茂铁的熔点、溶解性情况包括能升华等性质,都表明它是典型的共价化合物;
(4)设a晶胞棱长为x,4rpm= x即x= rpm=r×10-10cm,
设b晶胞棱长为y,Fe原子半径为R,4R= y,即R= y,晶胞含有的原子数为(8×1/8+6×1/2)=4,原子总体积为 = πy3,铁原子的总体积占晶体体积的比例为 π。
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【题目】已知:X(g)+2Y(g)3Z(g) △H=-akJ·mol-1(a>0),下列说法不正确的是
A. 0.1molX和0.2molY充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3mol
B. 达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度不再发生变化
C. 达到化学平衡状态时,反应放出的总热量可达a Kj
D. 升高反应温度,逆反应速率增大,正反应速率减小
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【题目】Ba(OH)2(固体)、CuSO4(固体)、纯H2SO4(液态)归为一类,下列哪种物质可以和它们归为一类( )
A.75%的酒精溶液B.氯化钠C.稀盐酸D.泥浆
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【题目】设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是:
A. 28g聚乙烯中含有NA个碳碳双键
B. 1mol乙烯与Cl2完全加成,然后与Cl2发生取代反应,共消耗氯气的分子数最多为6NA
C. 标准状况下,2.24LCCl4中的原子总数大于0.5NA
D. 15g甲基含有的电子数是9NA
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【题目】硫代硫酸钠(Na2S2O3)在生产生活中具有广泛应用。回答下列问题:
I.工业上普遍使用Na2SO3与硫磺共煮制备Na2S2O3,装置如图1。
(1)打开K1关闭K2,向圆底烧瓶中加入足量试剂甲并加热。试剂甲为_________,装置B和D的作用是_________。
(2)始终保持C中溶液呈碱性、加热产生Na2S2O3,反应的化学方程式为___________________________。反应一段时间后,C中硫粉逐渐减少,及时打开K2、关闭K1并停止加热,将C中所得混合物分离提纯后即得到Na2S2O3。若不及时关闭K1,将导致C中溶液呈酸性、发生副反应产生S和_________。
Ⅱ.利用SO2与Na2CO3、Na2S的混合溶液反应也能制备Na2S2O3,所需仪器如图2。
(1)装置G中Na2CO3与Na2S的最佳物质的量之比为_________。
(2)从左到右连接各仪器,接口顺序为:_________接g、h接_________、_________接_________、_________接d。
Ⅲ.常用Na2S2O3溶液测定废水中Ba2+浓度。
取废水20.00mL,控制适当的酸度加入足量K2Cr2O7溶液,得 BaCrO4沉淀;过滤洗涤后用适量稀酸溶解,此时CrO42-全部转化为Cr2O72-;再加过量KI溶液,将Cr2O72-充分反应:Cr2O72-+6I-+14H+=3I2+2Cr3++7H2O。然后加入淀粉溶液作指示剂,用0.0100mol/L的Na2S2O3溶液进行滴定:I2+2S2O32-===S4O62-+2I-。当溶液_________即为终点。平行滴定3次,消耗Na2S2O3溶液的平均用量为18.00m,则该废水中Ba2+的物质的量浓度为_________。
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【题目】回答下列问题:
(1)实验室在临时配制一些氯化铁溶液时,常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中,然后再用蒸馏水稀释到所需的浓度,是为了_________________(填“促进”、“抑制”)水解。氯化铁水溶液呈______(填“酸”、“中”、“碱”)性,常温时的pH _____7(填“>”、“=”、“<”),原因是(用离子方程式表示):______________________________。
(2)常温下,pH=2的某酸HnA(A为酸根)与pH=12的某碱B(OH)m等体积混合,恰好反应生成正盐,混合溶液的pH=10.反应生成正盐的化学式为___________ ,该盐中___________(填离子符号)一定能水解,其水解的离子方程式为____________________.
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【题目】某温度时,VIA元素单质与H2反应生成气态H2X的热化学方程式如下:
O2(g) +H2(g) =H2O(g) H=-242kJ·mol-1
S(g)+ H2(g) =H2S(g) H=-20kJ·mol-1
Se(g)+H2(g) H2Se(g) H=+81kJ·mol-1
下列说法正确的是
A. 稳定性:H2O< H2S< H2Se
B. 降温有利于Se与H2反应生成H2Se
C. O2(g)+2H2S(g)=2H2O(g)+2S(g) H=-444 kJ·mol-1
D. 随着核电荷数的增加,VIA族元素单质与H2的化合反应越容易发生
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【题目】下列物质中,所含分子数最多的是
A. 22.4L O2(标准状况) B. 1.6 g H2
C. 1.2 mol H2SO4 D. 28g CaO
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