1.(14分)铍铜是广泛应用于制造高级弹性元件的良好合金。某科研小组从某废旧铍铜元件(主要含BeO、CuS,还含少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的工艺流程如下:
已知:ⅰ.铍、铝元素化学性质相似;BeCl2熔融时能微弱电离。
ⅱ.常温下,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,
Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Mn(OH)2]=2.1×10-13。
回答下列问题:
(1)滤液A的主要成分除NaOH外,还有____________(填化学式);写出反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式:____________________________________________。
(2)滤液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl,为得到较纯净的BeCl2溶液,选择下列实验操作最合理步骤的顺序是____________;电解熔融BeCl2制备金属铍时,需要加入NaCl,其作用是__________________。
①加入过量的NaOH;②加入过量的氨水;③加入适量的HCl;④过滤;⑤洗涤。
(3)反应Ⅱ中CuS的氧化产物为S单质,该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(4)常温下,若滤液D中c(Cu2+)=2.2 mol·L-1、c(Fe3+)=0.008 mol·L-1、c(Mn2+)=0.21 mol·L-1,向其中逐滴加入稀氨水,生成沉淀F是____________(填化学式);为了尽可能多的回收铜,所得滤液G的pH最大值为____________。
2.(14分)KI可用于分析试剂、感光材料、制药和食品添加剂等。制备原理如下:
反应① 3I2+6KOH===KIO3+5KI+3H2O;
反应② 3H2S+KIO3===3S↓+KI+3H2O。
按照下列实验过程,请回答有关问题。
(1)启普发生器中发生反应的化学方程式为______________________________________,用该装置还可以制备________(填一种气体化学式)。
(2)关闭启普发生器活塞,打开滴液漏斗的活塞,滴入30%的KOH溶液,待观察到__________________(填现象)时,停止滴入KOH溶液;然后________________(填操作),待KIO3混合液和NaOH溶液中气泡速率接近相同时停止通气。
(3)打开滴液漏斗的活塞,滴入硫酸溶液,并对KI混合液水浴加热,其目的是
________________________________________________________________________。
(4)把KI混合液倒入烧杯,加入碳酸钡,在过滤器中过滤,过滤得到的沉淀中除含有过量碳酸钡外,还有硫酸钡和________,其中加入碳酸钡的作用是__________________。合并滤液和洗液,蒸发至析出结晶,滤出经干燥得成品。
(5)如果得到3.2 g硫单质,则理论上制得的KI为________g。
3.(15分)合理利用和转化NO2、SO2、CO、NO等污染性气体是环保领域的重要课题。
(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物污染。已知:①CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574.0 kJ/mol
②CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1 160.0 kJ/mol
③H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式是
________________________________________________________________________。
(2)已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:
①2NO(g)N2O2(g)(快) v1正=k1正·c2(NO),v1逆=k1逆·c(N2O2)
②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢) v2正=k2正·c(N2O2)·c(O2),v2逆=k2逆·c2(NO2)
一定温度下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态,该反应的平衡常数的表达式K=________________(用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示),反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1________E2(填“>”“<”或“=”)。
(3)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,恒温(T ℃)时,各物质的浓度随时间的变化如下表:
物质
浓度/(mol/L)
时间/min
|
NO
|
N2
|
CO2
|
0
|
0.100
|
0
|
0
|
10
|
0.058
|
0.021
|
0.021
|
20
|
0.040
|
0.030
|
0.030
|
30
|
0.040
|
0.030
|
0.030
|
40
|
0.032
|
0.034
|
0.017
|
50
|
0.032
|
0.034
|
0.017
|
①T ℃时,该反应的平衡常数为__________(保留两位有效数字)。
②在31 min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,40 min、50 min 时各物质的浓度如上表所示,则改变的条件是___________________________________________。
③在51 min时,保持温度和容器体积不变再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,则化学平衡____________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
(4)反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0,在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系:v(N2O4)=k1·p(N2O4),v(NO2)=k2·p2(NO2)。其中k1、k2是与温度有关的常数,相应的速率与N2O4或NO2的分压关系如图所示。
在T ℃时,图中M、N点能表示该反应达到平衡状态,理由是___________________。
改变温度,v(NO2)会由M点变为A、B或C点,v(N2O4)会由N点变为D、E或F点,当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为________(填字母)。
4.(15分)砷化镍可用于制作发光器件、半导体激光器、太阳能电池和高速集成电路。
(1)基态Ni原子的价电子排布式为________;基态As原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。
(2)第一电离能As________(填“>”或“<”)Se,原因是__________________________。
(3)As2O3(砒霜)是两性氧化物,As2O3溶于盐酸生成AsCl3,AsCl3用LiAlH4还原生成AsH3。