【科目】化学
氢化铝钠(NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料,掺入少量Ti的NaAlH4在150℃时释氢,在170℃、15.2MPa条件下又重复吸氢。NaAlH4可由AlCl3和NaH在适当条件下合成。NaAlH4的晶胞结构如右下图所示。
20.基态Ti原子的价电子轨道表示式为 。
21.NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂。NaH属于 晶体,其电子式为 。
22.AlCl3在178℃时升华,其蒸气的相对分子质量约为267,蒸气分子的结构式为 (标明配位键)。
23.AlH4-中,Al的轨道杂化方式为 ;例举与AlH4-空间构型相同的两种离子 (填化学式)。
24.NaAlH4晶体中,与Na+紧邻且等距的AlH4-有 个;NaAlH4晶体的密度为 g·cm-3(用含a的代数式表示)。若NaAlH4晶胞底心处的Na+被Li+取代,得到的晶体为 (填化学式)。
25.NaAlH4的释氢机理为:每3个AlH4-中,有2个分别释放出3个H原子和1个Al原子,同时与该Al原子最近邻的Na原子转移到被释放的Al原子留下的空位,形成新的结构。这种结构变化由表面层扩展到整个晶体,从而释放出氢气。该释氢过程可用化学方程式表示为 。
27.Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。
【实验设计】
控制p-CP的初始浓度相同,恒定实验温度在298K或313K(其余实验条件见下表),设计如下对比实验。
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
【数据处理】
实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如图。
(2)请根据上图实验①曲线,计算降解反应在50~150s内的反应速率:(p-CP)=____________mol·L-1·s-1
【解释与结论】
(3)实验①、②表明温度升高,降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因:_____________________。
(4)实验③得出的结论是:pH等于10时,_____________________________。
【思考与交流】
(5)实验时需在不同时间从反应器中取样,并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息,给出一种迅速停止反应的方法:____________________________。
14.1.92g铜投入一定量浓HNO3中,铜完全溶解,生成气体颜色越来越浅,共收集到标准状况下672mL气体。将盛有此气体的容器倒扣在水中,通入标况下一定体积的O2,恰好使气体完全溶于水中,则通入O2的体积( )
2.设NA为阿伏加德罗常数,下列叙述中正确的是( )
(或其他合理的价电子轨道表示式)
:Ti的原子序数为22,电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2,价电子排布式为3d24s2,价电子轨道表示式为;故答案为:;
Ti的原子序数为22,电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2,价电子排布式为3d24s2,根据原子轨道中电子的填充规则画出其价电子轨道表示式;
核外电子分布图的书写,离子构型的书写
离子 Na+[∶H]-
NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂,属于离子晶体;NaH是离子化合物,电子式为Na+[:H]-;
故答案为:离子;Na+[:H]-;
离子晶体的熔沸点较高,一般不溶于有机溶剂;NaH是离子化合物,其电子式由阴、阳离子的电子式组合而成;
核外电子分布图的书写,离子构型的书写
氯化铝中铝原子最外层电子只有3个电子,形成3个共价键,每个铝原子和四个氯原子形成共价键,且其中一个共用电子对是氯原子提供形成的配位键,如图;故答案为:分子;;
AlCl3在178℃时升华,其蒸气的相对分子质量约为267,则分子式为Al2Cl6,氯化铝中铝原子最外层电子只有3个电子,形成3个共价键,每个铝原子和四个氯原子形成共价键,且其中一个共用电子对是氯原子提供形成的配位键;
核外电子分布图的书写,离子构型的书写
sp3 NH4+、BH4−(或“SO42−”“PO43−” 等其他合理答案)
AlH4-中,Al的价层电子对数=4+1/2(3+1-1×4)=4,所以Al原子为sp3杂化;等电子体的结构相似,所以AlH4-空间构型相同的两种离子NH4+、BH4-(或“SO42-”“PO43-”);故答案为:sp3;NH4+、BH4-(或“SO42-”“PO43-”);
先求出中心原子的价层电子对数,再判断杂化类型;根据等电子体的结构相似;
核外电子分布图的书写,离子构型的书写
8 (或“ ”)Na3Li(AlH4)4
: 以底面Na+离子研究,与之最近的AlH4-距离为√2/2anm,位于同一面的4个顶角以及其余4个侧面的面心上,共有8个;根据均摊法可知,晶胞中钠离子的个数为6×0.5+4×1/4=4,晶体的化学式为NaAlH4,所以晶胞中AlH4-的个数为4,该晶胞的质量为54×4/NAg,该晶胞体积为2a3nm3=2a3×10-21cm3,则该晶胞的密度为(216/NA)2a3×1021g•cm-3=108×1021/2a3NAg•cm-3;晶胞中AlH4-的个数为4,钠离子的个数为4,若NaAlH4晶胞底心处的Na+被Li+取代,则晶胞中AlH4-的个数为4,钠离子的个数为3,锂离子的个数为1,晶体的化学式为:Na3Li(AlH4)4;故答案为:8;
以底面Na+离子研究,与之最近的AlH4-位于同一面的4个顶角以及其余4个侧面的面心上;根据晶胞类型以及化学式计算出晶胞所含原子数,根据公式ρ=计算得到;根据晶胞中AlH4-的个数为4,钠离子的个数为4来解答;
核外电子分布图的书写,离子构型的书写
3NaAlH4 == Na3AlH6 + 2Al + 3H2↑
NaAlH4的释氢机理为:每3个AlH4-中,有2个分别释放出3个H原子和1个Al原子,同时与该Al原子最近邻的Na原子转移到被释放的Al原子留下的空位,即产物有Al、H2和AlH63-,方程式为:3NaAlH4═Na3AlH6+2Al+3H2↑;
故答案为:3NaAlH4═Na3AlH6+2Al+3H2↑.
根据NaAlH4的释氢机理得出产物,从而写出方程式.
核外电子分布图的书写,离子构型的书写