【题目】[化学——选修3:物质结构与性质](15分) 研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题:
(1)Co基态原子核外电子排布式为。元素Mn与O中,第一电离能较大的是 , 基态原子核外未成对电子数较多的是。
(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为和。
(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为 , 原因是。
(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在。
(5)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,学*科*网X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm,则r(O2-)为nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a' =0.448 nm,则r(Mn2+)为nm。
【答案】
(1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2;O;Mn
(2)sp;sp3
(3)H2O>CH3OH>CO2>H2;常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体,液体的沸点高于气体;水分子中有两个氢原子都可以参与形成分子间氢键,而甲醇分子中只有一个羟基上的氢原子可用于形成分子间氢键,所以水的沸点高于甲醇;二氧化碳的相对分子质量比氢气大,所以二氧化碳分子间作用力较大、沸点较高。
(4)π键、离子键
(5); ?
【解析】(1)Co是27号元素,位于元素周期表第4周期第VIII族,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。元素Mn与O中,由于O元素是非金属性而Mn是过渡元素,所以第一电离能较大的是O。O基态原子价电子为2s22p4 , 所以其核外未成对电子数是2,而Mn基态原子价电子排布为3d54s2 , 所以其核外未成对电子数是5,因此核外未成对电子数较多的是Mn。(2)CO2和CH3OH的中心原子C原子的价层电子对数分别为2和4,所以CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为sp和sp3。(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为H2O>CH3OH>CO2>H2 , 原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体,液体的沸点高于气体;水分子中有两个氢原子都可以参与形成分子间氢键,而甲醇分子中只有一个羟基上的氢原子可用于形成分子间氢键,所以水的沸点高于甲醇;二氧化碳的相对分子质量比氢气大,所以二氧化碳分子间作用力较大、沸点较高。(4)硝酸锰是离子化合物,硝酸根和锰离子之间形成离子键,硝酸根中N原子与3个氧原子形成 3个σ键,硝酸根中有一个氮氧双键,所以还存在π键。(5)因为O2-是面心立方最密堆积方式,面对角线是O2-半径的4倍,即4r= a,解得r= nm;MnO也属于NaCl型结构,根据晶胞的结构,Mn2+构成的是体心立方堆积,体对角线是Mn2+半径的4倍,面上相邻的两个Mn2+距离是此晶胞的一半,因此有 。
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【题目】已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数A<B<C<D<E.其中A、C原子都有两个未成对的单电子,D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构. B、C的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高.E的原子序数为24,ECl3能与B、C的氢化物形成六配位的配合物,且两种配体的物质的量之比为2:1,三个氯离子位于外界.请根据以上情况,回答下列问题(答题时,A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示)
(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为 .
(2)B的氢化物的分子空间构型是 , 其中心原子的杂化方式是 .
(3)AC2的电子式 , 是分子(填“极性”或“非极性”),一种由B、C组成的化合物与AC2互为等电子体,其化学式为
(4)E的核外电子排布式是 , ECl3与B、C的氢化物形成的配合物的化学式为 .
(5)B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液与D的单质反应时,B被还原到最低价,该反应的化学方程式是 .
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【题目】现使用酸碱中和滴定法测定市售白醋的总酸量(g100mL﹣1).
(1)实验步骤
①用(填仪器名称)量取10.00mL食用白醋,在烧杯中用水稀释后转移到100mL(填仪器名称)中定容,摇匀即得待测白醋溶液.
②用酸式滴定管取待测白醋溶液20.00mL于锥形瓶中,向其中滴加2滴作指示剂.
③读取盛装0.100 0molL﹣1 NaOH 溶液的碱式滴定管的初始读数.如果液面位置如图所示,则此时的读数为mL.
④滴定.当时,
停止滴定,并记录NaOH溶液的终读数.重复滴定3次.
(2)实验记录
滴定次数实验数据(mL) | 1 | 2 | 3 | 4 |
V(样品) | 20.00 | 20.00 | 20.00 | 20.00 |
V(NaOH)(消耗) | 15.95 | 15.00 | 15.05 | 14.95 |
数据处理与讨论
①按实验所得数据,可得c(市售白醋)=molL﹣1(列式计算);市售白醋总酸量=g100mL﹣1(列式计算).
②在本实验的滴定过程中,下列操作会使实验结果偏大的是填写序号).
a.碱式滴定管在滴定时未用标准NaOH溶液润洗
b.碱式滴定管的尖嘴在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
c.锥形瓶中加入待测白醋溶液后,再加少量水
d.锥形瓶在滴定时剧烈摇动,有少量液体溅出.
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【题目】如图所示2个甲分子反应生成1个丙分子和3个乙分子,下列判断不正确的是( )
A.1个乙分子中含有2个A原子
B.摩尔质量关系为:2M (甲)=M (乙)+M (丙)
C.该反应一定属于氧化还原反应
D.该反应类型是分解反应
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【题目】(16分)某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+ , 发现和探究过程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。
(1)检验产物
①取少量黑色固体,洗涤后,(填操作和现象),证明黑色固体中含有。
②取上层清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有。
(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有,乙认为铁粉过量时不可能有,乙依据的原理是(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验:
①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:
序号 | 取样时间/min | 现象 |
ⅰ | 3 | 产生大量白色沉淀;溶液呈红色 |
ⅱ | 30 | 产生白色沉淀;较3 min时量小;溶液红色较3 min时加深 |
ⅲ | 120 | 产生白色沉淀;较30 min时量小;溶液红色较3 0min时变浅 |
(资料:Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3+产生的原因作出如下假设:
假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;
假设b:空气中存在O2 , 由于(用离子方程式表示),可产生Fe3+;
假设c:酸性溶液中NO3-具有氧化性,可产生Fe3+;
假设d:根据现象,判断溶液中存在Ag+ , 可产生Fe3+。
③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。
实验Ⅰ:向硝酸酸化的溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液,3 min时溶液呈浅红色,3 0min后溶液几乎无色。
实验Ⅱ:装置如图。其中甲溶液是 , 操作现象是。
(3)根据实验现象,结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因:。
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【题目】下列有关实验安全问题的叙述中正确的是
A. 凡是给玻璃仪器加热,都要加垫石棉网,以防仪器炸裂
B. 大量氯气泄漏时,迅速离开现场并尽量往低处去
C. 做实验剩余的金属钠应放回原试剂瓶中
D. 配制稀硫酸时,将水缓慢倒入浓硫酸中并不断搅拌
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【题目】将3molO2加入到VL的反应器中,在高温下放电,经t1s建立了平衡体系:3O22O3 , 此时测知O2的转化率为30%,下列图象能正确表示气体的物质的量浓度(m)跟时间(t)的关系的是( )
A.
B.
C.
D.
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【题目】下列化学实验操作或事故处理方法错误的是
A. 不慎将酸溅到眼中,应立即用水冲洗,边洗边眨眼睛
B. 不慎将浓碱溶液沾到皮肤上,要立即用大量水冲洗,然后涂上硼酸
C. 酒精灯着火时可用湿抹布盖灭
D. 配制硫酸溶液时,可先在量筒中加入一定体积的水,再在搅拌条件下慢慢加入浓硫酸
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