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4、
据报道复旦大学修发贤教授课题组成功制备出砷化铌纳米带,并观测到其表面态具有百倍于金属铜薄膜和千倍于石墨烯的导电性。相关研究论文已在线发表于权威科学期刊《自然》。回答下列问题:
(1)铌元素(Nb)为一种金属元素,其基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d55s1。下列是Nb的不同微粒的核外电子排布式,其中失去最外层1个电子所需能量最小的是___(填标号)。
a.[Kr]4d35s15p1b.[Kr]4d45s1c.Kr]4d2d.Kr]4d3
(2)砷为第VA族元素,砷可以与某些有机基团形成有机化合物,如(ClCH=CH)2AsCl,其中As原子与2个C原子、1个Cl原子形成的VSEPR模型为____。
(3)英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖;而石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。
已知“石墨烯”的平面结构如图所示,一定条件下石墨烯与H2发生加成反应生成石墨烷,石墨烷中碳原子杂化类型是___,石墨烯导电的原因是____。
(4)石墨烯也可采用化学方法进行制备如采用六氯苯、六溴苯作为原料可制备石墨烯。下表给出了六氯苯、六溴苯、苯六酸俗名为蜜石酸的熔点和水溶性:
物质
六氯苯
六溴苯
苯六酸
熔点/℃
231
325
287
水溶性
不溶
不溶
易溶
六溴苯的熔点比六氯苯高的原因是____,苯六酸与六溴苯、六氯苯的水溶性存在明显的差异本质原因是___。
(5)出于以更高效率利用太阳光等目的研制出金红石型铌氧氮化物(NbON),比以往的光学半导体更能够吸收长波长侧的光,作为光学半导体的新材料。该化合物的晶胞有如图所示的两种构型,若晶胞的边长为apm,该晶体的密度为__g·cm-3。(NA是阿伏加德罗常数的值,相关原子量:Nb—93)
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6、
(1)海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如下:
成分
含量/(mg/L)
成分
含量/(mg/L)
Cl-
18980
Ca2+
400
Na+
10560
142
2560
Br-
64
Mg2+
1272
电渗析法淡化海水示意图如图所示,其中阴(阳) 离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过。
①电解氯化钠溶液的离子方程式_____。
②电解过程中阴极区碱性明显增强,用平衡移动原理解释原因_____。在阴极附近产生少量白色沉淀,其成分有_________和CaCO3。
③淡水的出口为_________(填“a”、“b”或“c”);a 出口物质为_____(填化学式)。
④若用下面燃料电池为电源电解 100mL1mol•L-1氯化钠溶液,当电池消耗0.00025 molO2时,常温下,所得溶液的 pH 为__________(忽略反应前后溶液体积变化)
(2)如图Ⅰ是氢氧燃料电池(电解质为 KOH 溶液)的结构示意图,
①Ⅰ中通入O2的一端为电池的_____极。通入H2的一端的电极反应式_________
②若在Ⅱ中实现锌片上镀铜,则 b 的电极材料是_____,N 溶液为_____溶液。
③若在Ⅱ中实现 Cu+H2SO4= CuSO4+H2↑,则a 极的反应式是_____,N 溶液为_____溶液。
(3)工业上用 Na2SO3溶液吸收 SO2,过程中往往得到 Na2SO3和 NaHSO3的混合溶液,溶液 pH 随n( ):n() 变化关系如下表:
n():n()
91:9
1:1
9:91
pH
8.2
7.2
6.2
当吸收液的 pH 降至约为 6 时,送至电解槽再生。再生示意图如下,结合图示回答:
①在阳极放电的电极反应式是_____。
②当阴极室中溶液 pH升至 8 以上时,吸收液再生并循环利用。简述再生原理:_____。
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7、
海水是一个巨大的化学资源宝库。
(1)海水中制得的氯化钠可用于生产烧碱及氯气,装置如图所示,下列说法正确的是____(填字母)。
A.阴极反应式是:Na++e-=Na
B.可以用铁做阴极,石墨做阳极
C.烧碱和氯气都在阳极生成
D.离子交换膜是阴离子交换膜(只允许阴离子通过)
(2)苦卤的主要成分是 MgCl2,此外还含 Fe2+、Fe3+、Al3+等离子。已知:生成氢氧化物沉淀的 pH
氢氧化物
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Fe(OH)2
7.6
9.6
Al(OH)3
3.7
4.7
Mg(OH)2
9.6
11.1
①步骤 i 中加入 NaClO 的作用是_____,_____。
②步骤 ii 需在 HCl 保护气中加热进行,HCl 保护气的作用是_____。
③若向苦卤中加入石灰乳,可以得到 Mg(OH)2沉淀,用化学平衡移动原理解释该反应过程_____。
(3)海水淡化前需对海水进行预处理。用如图所示 NaClO 的发生装置对海水进行消毒和灭藻处理。
①装置中由NaCl 转化为NaClO 的离子方程式是_____,_____。
②定量测定排出的海水中 Cl2和 ClO-的含量。已知:2+I2 =+2I-。取 25.00 mL 排出的海水,加入过量 KI 溶液,然后用 a mol/LNa2S2O3溶液滴定生成的 I2,达滴定终点时消耗Na2S2O3溶液 b mL。该滴定操作选择的指示剂是_____,通过计算可知排出的海水中 Cl2和 ClO-的总物质的量浓度是_____mol/L。
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