【題目】鎳及其化合物是重要的合金材料和催化劑。請回答下列問題:
(1)基態(tài)鎳原子的價電子排布式為___________,排布時最高能層的電子所占的原子軌道有__________個伸展方向。
(2)鎳能形成多種配合物如正四面體形的Ni(CO)4 和正方形的[Ni(CN)4]2-、正八面體形的[Ni(NH3)6]2+等。下列說法不正確的有_________。
A.CO與CN-互為等電子體,其中CO分子內σ鍵和π鍵個數之比為1:2
B.NH3的空間構型為平面三角形
C.Ni2+在形成配合物時,其配位數可能為是4或6
D.Ni(CO)4中,鎳元素是sp3雜化
(3)丁二酮肟常用于檢驗Ni2+:在稀氨水中,丁二酮肟與Ni2+反應生成鮮紅色沉淀,其結構如圖所示。該結構中,除共價鍵外還存在配位鍵和氫鍵,請在圖中用“”表示出氫鍵。_____
(4)NiO的晶體結構類型與氯化鈉的相同,相關離子半徑如下表:
NiO晶胞中Ni2+的配位數為_______,NiO熔點比NaCl高的原因是_______________________。
(5)研究發(fā)現鑭鎳合金LaNix是一種良好的儲氫材料。合金LaNix晶體屬六方晶系如圖a所示,其晶胞如圖a中實線所示,如圖b所示(其中小圓圈代表La,小黑點代表Ni)。儲氫位置有兩種,分別是八面體空隙(“ ”)和四面體空隙(“ ”),見圖c、d,這些就是氫原子存儲處。
①LaNix合金中x的值為_____;
②LaNix晶胞的密度是________g/cm-3(阿伏伽德羅常數用NA表示,LaNix的摩爾質量用M表示 )
③晶胞中和“”同類的八面體空隙有______個。
【答案】3d84s2 1 B 6 離子半徑越小,離子所帶電荷越多,鍵長越短,鍵能越大,熔點越高 5 3
【解析】
(1)Ni元素原子序數是28,其3d、4s電子為其價電子,3d、4s能級上電子數分別是8、2,據此書寫其價電子排布式,找到最高能層,為N層,能級為4s,判斷它的空間伸展方向;
(2)A.CO與CN-互為等電子體,則一氧化碳中含有碳氧三鍵,其中σ鍵個數為1;π鍵個數為2;故σ鍵和π鍵個數之比為1:2;
B.NH3的中心原子為N,價層電子歲數為4對,有一對孤對電子,sp3雜化,空間構型為三角錐形;
C.根據題干信息,鎳能形成多種配合物如正四面體形的Ni(CO)4 和正方形的[Ni(CN)4]2-、正八面體形的[Ni(NH3)6]2+,因此Ni2+在形成配合物時,其配位數可能為是4或6;
D.Ni(CO)4中,鎳元素成鍵電子對數為4,孤電子對數為0,則價電子對數為4;
(3)中心原子提供空軌道配體提供孤電子對形成配位鍵;氫鍵存在于已經與N、O、F等電負性很大的原子形成共價鍵的H與另外的N、O、F等電負性很大的原子之間,則氫鍵表示為 ;
(4)因為NiO的晶體結構類型均與氯化鈉的相同,而氯化鈉中陰陽離子的配位數均為6,所以NiO晶胞中Ni和O的配位數也均為6;根據表格數據,氧離子和鎳離子的半徑小于鈉離子和氯離子,則NiO的鍵長小于NaCl,離子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,熔點越高,所以氧化鎳熔點高于氯化鈉熔點;
(5) ①由圖b可知,La的個數為8×=1,Ni的個數為8×+1=5,La與Ni的個數比1:5,則x=5;
②由圖a可得晶胞的體積V=5×10-8cm×5×10-8cm×4×10-8cm=1×10-21cm3,密度= 進行計算;
③六個球形成的空隙為八面體空隙,顯然圖c中的八面體空隙都是由2個La原子和4個Ni原子所形成,這樣的八面體空隙位于晶胞的,上底和下底的棱邊和面心處,共有8×+2×=3個;
(1)Ni元素原子序數是28,其3d、4s電子為其價電子,3d、4s能級上電子數分別是8、2,其價電子排布式為3d84s2,最高能層的電子為N,分別占據的原子軌道為4s,原子軌道為球形,所以有一種空間伸展方向;
答案為:3d84s2;1;
(2)A.CO與CN-互為等電子體,則一氧化碳中含有碳氧三鍵,其中σ鍵個數為1;π鍵個數為2;故σ鍵和π鍵個數之比為1:2,故A正確;
B.NH3的中心原子為N,價層電子歲數為4對,有一對孤對電子,sp3雜化,空間構型為三角錐形,故B錯誤;
C.根據題干信息,鎳能形成多種配合物如正四面體形的Ni(CO)4 和正方形的[Ni(CN)4]2-、正八面體形的[Ni(NH3)6]2+,因此Ni2+在形成配合物時,其配位數可能為是4或6,故C正確;
D.Ni(CO)4中,鎳元素成鍵電子對數為4,孤電子對數為0,則價電子對數為4,是sp3雜化,故D正確;
答案選B。
(3)中心原子提供空軌道配體提供孤電子對形成配位鍵;氫鍵存在于已經與N、O、F等電負性很大的原子形成共價鍵的H與另外的N、O/span>、F等電負性很大的原子之間,則氫鍵表示為,
故答案為:;
(4)因為NiO的晶體結構類型均與氯化鈉的相同,而氯化鈉中陰陽離子的配位數均為6,所以NiO晶胞中Ni和O的配位數也均為6;根據表格數據,氧離子和鎳離子的半徑小于鈉離子和氯離子,則NiO的鍵長小于NaCl,二者都屬于離子晶體,離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關,離子所帶電荷越多,離子半徑越小,離子鍵越強,熔點越高,所以氧化鎳熔點高于氯化鈉熔點,
答案為:6;離子半徑越小,離子所帶電荷越多,鍵長越短,鍵能越大,熔點越高;
(5) ①由圖b可知,La的個數為8×=1,Ni的個數為8×+1=5,La與Ni的個數比1:5,則x=5;
答案為:5;
②由圖a可得晶胞的體積V=5×10-8cm×5×10-8cm×4×10-8cm=1×10-21cm3,密度= =g/cm-3,
答案為:;
③六個球形成的空隙為八面體空隙,顯然圖c中的八面體空隙都是由2個La原子和4個Ni原子所形成,這樣的八面體空隙位于晶胞的,上底和下底的棱邊和面心處,共有8×+2×=3個,
答案為:3。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】在恒溫、恒容的密閉容器中進行反應 A(g)═B(g)+C(g),若反應物的濃度由2molL-1 降到 0.8molL-1 需要 20s,那么反應物濃度再由 0.8molL-1 降到 0.2molL-1 所需要的時間為
A.10sB.大于 10sC.小于 10sD.無法判斷
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】氫氣作為新能源,廣泛應用于能源、化學等領域,F階段氫氣主要通過天然氣重整的方式進行工業(yè)生產。發(fā)生的化學方程式如下:
反應I CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+206 kJ/mol
反應II CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H2=-41 kJ/mol
副反應 CH4(g)C(s)+2H2(g) △H3=+75 kJ/mol
(1)①若僅發(fā)生反應I,為提高CH4的平衡轉化率,宜采用的反應條件為_________。
A.高溫高壓 B.低溫低壓 C.高溫低壓 D.低溫高壓
②某研究小組在一定條件下往恒溫恒容的密閉容器中通入一定量的甲烷和水蒸氣,實驗過程中發(fā)現CO2的產率遠大于CO的產率,請解釋可能的原因________________。
(2)在實際生產過程中,科學家發(fā)現使用Ni作為催化劑(當Ni表面吸附大量碳時,會導致催化劑活性下降),可加快反應I的反應速率,從而加快整個反應的進行,提高單位時間內H2的產率。
①某恒容體系中,壓強為1.3MPa,水/甲烷的物質的量之比為4,反應相同時間,H2的物質的量隨反應溫度的變化曲線如圖所示。
下列說法正確的是__________
A.對反應I而言,KT1>KT2
B.水/甲烷的物質的量之比等于4,大于初始反應的化學計量數之比,有利于促進CH4的轉化,同時也有利于CO轉化為CO2
C.使用Ni做催化劑,可增加活化分子百分數,從而加快反應速率,其主要原因是提高分子自身所具有的能量
D.若控制其他條件不變,縮小體積,則CH4的平衡轉化率將減小
②在某恒溫體系中,體積為1L,水/甲烷的物質的量之比等于4,投入CH4的量為l mol,若僅發(fā)生上述一系列反應,一段時間后,測得CH4的轉化率為a,其中生成CO的選擇性(轉化的CH4中,生成CO的百分含量)為b,CO2的濃度為c mol/L,求此時H2的物質的量濃度為___________,CO的物質的量濃度為______________
(3)現科學家發(fā)現,以Ni-CaO為復合催化劑能在一定程度上促進天然氣重整反應的正向進行,使H2體積分數達到95%左右。請從能量利用及平衡移動角度,理論分析以Ni-CaO為復合催化劑的優(yōu)點_____________________________________________。
(4)CH4自身也可做為然料電池的原料,其工作原理如圖所示。
請寫出通入甲烷-極的電極反應式為_______________________________________。
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【題目】我國化學家侯德榜發(fā)明了聯(lián)合制堿法,對世界制堿工業(yè)做出了巨大貢獻.聯(lián)合制堿法的主要過程如圖所示(部分物質己略去)
(1)①~③所涉及的操作方法中,包含過濾的是________(填序號)
(2)根據上圖,寫出①中發(fā)生反應的化學方程式:________
(3)煅燒固體的化學方程式是_____________
(4)下列說法中,正確的是________(填字母)
a.可循環(huán)使用
b.副產物可用作肥料
c.溶液B中一定含有、、
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【題目】探究化合物A(僅含三種短周期元素)的組成和性質,設計并完成如下實驗:
已知:白色固體C既能與強酸反應,也能與強堿反應。
請回答:
(1)寫出A受熱分解的化學方程式為___________________________________________。
(2)請設計實驗方案檢驗溶液E中所含的陽離子_________________________________。
(3)若固體F中金屬元素的百分含量為19.29%,硫為22.86%,氧為57.14%,且300 g/mol<MF<450 g/mol,則F的化學式為____________。
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【題目】電子工業(yè)常用30%的FeCl3溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅箔,制造印刷電路板。
(1)檢驗溶液中Fe3+存在的試劑是________,證明Fe3+存在的現象是________。
(2)寫出FeCl3溶液與金屬銅發(fā)生反應的離子方程式:________。
(3)要證明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+,進行如下實驗操作時的最佳順序為________。
①加入足量氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液
A.①③ B.③② C.③① D.①②③
(4)某工程師為了從使用過的腐蝕廢液中回收銅,并重新獲得純凈的FeCl3溶液,準備采用下列步驟:
請寫出上述實驗中加入或生成的有關物質的化學式④____________。
(5)寫出向⑤的混合液中通入⑥的離子方程式:______________________。
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【題目】如圖所示,是原電池的裝置圖。請回答:
(1)若C為稀H2SO4溶液,電流表指針發(fā)生偏轉,B電極材料為Fe且作負極,則A電極上發(fā)生的電極反應式為_____________;反應進行一段時間后溶液C的pH將_____(填“升高”“降低”或“基本不變”)。
(2)若需將反應:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+設計成如圖所示的原電池裝置,則A(負極)極材料為____,B(正極)極材料為______,溶液C為_______。
(3)CO與H2反應還可制備CH3OH,CH3OH可作為燃料使用,用CH3OH和O2組合形成的質子交換膜燃料電池的結構示意圖如下:
電池總反應為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,則c電極是____(填“正極”或“負極”),c電極的反應方程式為______________。若線路中轉移2mol電子,則上述CH3OH燃料電池,消耗的O2在標準狀況下的體積為_____。
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【題目】飽和BaCO3溶液中存在平衡:BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO32-(aq)。當碳酸鋇固體在水中達到溶解平衡后,為使溶液中Ba2+的物質的量濃度增大,下列操作不可行的是
A.加入少量0.1 mol·L-1鹽酸B.加入少量硝酸鋇固體
C.加入少量0.1 mol·L-1硫酸D.加入少量氫氧化鋇固體
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】元素、、在周期表中的相對位置如圖所示。已知元素原子的外圍電子排布式為,則下列說法不正確的是( )
A.元素原子的價電子排布式為
B.元素在元素周期表的第三周期第ⅥA族
C.元素所在周期中所含非金屬元素最多
D.元素原子的核外電子排布式為
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