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判断金属氢氧化物碱性强弱常用离子势判据:令 φ = z/r(z 为金属离子电荷数,r 为离子半径,单位 pm),φ 越小,氢氧化物碱性越强。已知 Li⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ba²⁺ 的离子半径分别为 76 pm、102 pm、72 pm、135 pm,电荷数分别为 +1、+1、+2、+2。请计算四种离子的离子势 φ = z/r,并据此判断 LiOH、NaOH、Mg(OH)₂、Ba(OH)₂ 四种氢氧化物中碱性最强与最弱者。
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已知某八面体配合物中中心离子为 Fe³⁺(d⁵ 组态)。分别计算其高自旋与低自旋状态下的晶体场稳定化能 CFSE(以 Δo 和成对能 P 表示),并写出两种自旋状态下的 d 电子排布方式。若某配合物实测磁矩约为 5.9 B.M.(只考虑自旋磁矩,μ = √(n(n+2)) B.M.,n 为未成对电子数),判断该配合物属于高自旋还是低自旋,并给出对应 CFSE。
取含Fe²⁺的硫酸亚铁铵试液,从中移取25.00 mL,用0.02000 mol/L的KMnO₄标准溶液滴定,在酸性介质中MnO₄⁻被还原为Mn²⁺,Fe²⁺被氧化为Fe³⁺。达化学计量点时恰好消耗KMnO₄标准溶液25.00 mL。(1)写出并配平该滴定反应的离子方程式;(2)计算25.00 mL试液中Fe²⁺的物质的量;(3)计算原试液中Fe²⁺的浓度(mol/L)。
将一块碳钢试片(暴露面积 25 cm²,密度 7.8 g/cm³)埋入湿润土壤中进行为期 2 年的腐蚀实验,取出清除腐蚀产物并干燥后称量,失重 0.39 g。假设腐蚀均匀发生。求:(1) 该钢片以深度计的腐蚀速率(mm/年);(2) 若测得该土壤呈弱酸性且透气不均,试判断钢片主要发生何种电化学腐蚀,并指出应优先采用何种外加电流防护措施的名称。
某反应 A + B → C 的速率方程为 v = k·c(A)·c(B)。在某温度下,k = 0.50 L·mol⁻¹·s⁻¹。当 c(A) = 0.20 mol·L⁻¹、c(B) = 0.40 mol·L⁻¹ 时,计算该反应的速率 v;若保持温度不变,将 c(A) 和 c(B) 均增大到原来的 2 倍,求新速率与原速率的比值。
NH₃ 分子中,中心原子 N 的价层电子对数为 4(3 个成键电子对和 1 个孤对电子),故 N 采取 sp³ 杂化;由于孤对电子占据一个杂化轨道,分子的空间构型为____形。而 CO₂ 中中心原子 C 的价层电子对数为 2,采取 sp 杂化,分子为直线形。由此比较:NH₃ 属于____性杂化(填“等”或“不等”)。
已知离子半径:r(Li⁺)=76 pm,r(Mg²⁺)=72 pm,r(Ca²⁺)=100 pm。无机化学中常用离子势 φ=z/r(z 为阳离子电荷数,r 为离子半径,单位 pm)衡量氢氧化物 M(OH)ₙ 的碱性强弱:φ 值越小,M—O 键的离子性越强,O—H 键越易断裂电离出 OH⁻,氢氧化物碱性越强。请计算三种氢氧化物对应阳离子的 φ 值,并据此比较 LiOH、Mg(OH)₂、Ca(OH)₂ 的碱性强弱顺序(用 > 连接,按碱性由强到弱排列)。
某实验室有四瓶未贴标签的无色溶液,分别含有Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Sr²⁺中的一种。取铂丝蘸取各溶液在无色火焰上灼烧进行焰色反应:观察到火焰呈黄色的是含____的溶液;需透过蓝色钴玻璃观察才能看到紫色火焰的是含____的溶液;火焰呈砖红色的是含____的溶液;火焰呈洋红色(深红色)的是含____的溶液。
已知两种铁(III)配离子:[FeF6]³⁻ 与 [Fe(CN)6]³⁻。F⁻ 为弱场配体,CN⁻ 为强场配体。(1)用价键理论判断两种配离子中心离子的杂化轨道类型与配合物类型(内轨/外轨);(2)分别求出各配离子中未成对电子数;(3)按仅有自旋贡献的公式 μ = √(n(n+2)) B.M.(n 为未成对电子数),计算两种配离子的磁矩(保留两位小数),并说明哪个呈顺磁性、磁矩更大。
在两份浓度均为 0.10 mol·L⁻¹ 的溶液中,分别存在配位平衡:A 液中 Cu²⁺ 与乙二胺(en)生成 [Cu(en)₂]²⁺,累积稳定常数 β_A = 1.0×10²⁰;B 液中 Cu²⁺ 与 NH₃ 生成 [Cu(NH₃)₄]²⁺,累积稳定常数 β_B = 1.0×10¹⁴。设两液中游离配体浓度均控制为 1.0 mol·L⁻¹。请计算:(1) 两液中游离 Cu²⁺ 浓度之比 c(Cu²⁺)_A / c(Cu²⁺)_B;(2) 由该结果说明螯合物 [Cu(en)₂]²⁺ 相对于 [Cu(NH₃)₄]²⁺ 在稳定性上的差异,并简述螯合效应的含义。
埋地钢管表面两处因土壤氧气分压不同构成氧浓差腐蚀电池:A处氧气分压为 p(O₂)=2.1 kPa,B处为 p(O₂)=21 kPa。已知 298 K 时 E°(O₂/OH⁻)=0.401 V,电极反应 O₂+2H₂O+4e⁻→4OH⁻。(1)用能斯特方程分别计算两处氧电极电势(lg10=1,F、R、T 均取标准值);(2)指出哪一处作腐蚀电池的阳极而被加速腐蚀,并说明理由;(3)写出该处阳极的电极反应式,并给出一种可行的牺牲阳极防护措施。
在海水中,铁板与铜板直接接触构成腐蚀原电池。已知 E°(Fe²⁺/Fe) = −0.44 V,E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 V,两离子活度均为 1 mol/L。求该腐蚀电池的电动势,指出哪种金属作阳极(负极)被腐蚀,并据此说明若给铁板镀一层锌(E°(Zn²⁺/Zn) = −0.76 V)防护属于何种防护原理。
在恒容密闭容器中发生反应 N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)。某温度 T₁ 时,平衡常数 K₁=0.5(浓度单位记法)。此温度下某一时刻,测得 c(N₂)=1.0 mol/L,c(H₂)=3.0 mol/L,c(NH₃)=3.0 mol/L。(1)通过计算浓度商 Q 与 K₁ 的比较,判断此刻反应向哪个方向进行;(2)若升高温度至 T₂,其他条件不变,重新计算得 Q>K(T₂),判断升温使平衡向哪个方向移动,并由此推断该反应正反应是吸热还是放热反应。
合成氨反应 N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g),已知在某温度区间内 ΔH ≈ −100 kJ/mol,ΔS ≈ −200 J/(mol·K)。设 ΔH、ΔS 不随温度变化,气体分压均处于标准态。(1) 计算 298 K 时反应的 ΔG;(2) 求该反应正向自发进行的最高温度 T(即 ΔG = 0 对应的温度)。
某密闭刚性容器中发生反应:N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g) ΔH<0,已达平衡。分别单独改变条件后,平衡移动方向为:①升高温度,平衡____移动(填“正向”/“逆向”/“不移动”);②缩小容器体积使总压增大,平衡____移动;③充入氩气保持容器体积不变,平衡____移动;④加入催化剂,平衡____移动。
现有 A、B、C、D 四种晶体:A 在熔融态能导电,溶于水后所得溶液也能导电;B 在固态下即能导电,且导电过程不破坏其晶格结构;C 的熔点极高、硬度极大,但其固态与熔融态均不导电;D 的熔沸点很低,其固态与液态均不导电。请分别填写 A、B、C、D 对应的晶体类型:A 为____晶体,B 为____晶体,C 为____晶体,D 为____晶体。
NaCl晶体、金刚石、铜、干冰(固态CO₂)四种晶体中,靠自由电子导电、导电时不破坏晶体结构的是____;熔融时能导电而固态不导电的是____;熔点最高、硬度最大的原子晶体是____;由分子间力结合、熔点最低的是____。
第三周期元素 Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar 从左到右排列。根据电离能的周期性递变规律(注意等价 ns²、np³ 等半充满或全充满构型的额外稳定性)判断:这 8 种元素的第一电离能自左向右并非单调增大,出现两处降低的反常现象。请指出这两处反常分别发生在哪相邻两元素之间,并简述其原因。
下列基态原子的核外电子排布式中,违反 Hund 规则(在等价轨道上电子须尽可能分占且自旋平行)所隐含的填充方式,且不能作为该元素基态实际排布的是( ) A. N: 1s²2s²2p³ B. Cr: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴4s² C. Cu: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹ D. O: 1s²2s²2p⁴
某反应在 298 K 时速率常数为 k₁。当温度升高到 308 K 时,速率常数增大为原来的 3 倍。(1)根据阿伦尼乌斯公式 k = A·e^(−Ea/RT)(设活化能 Ea 在此温度区间为常数),计算该反应的活化能 Ea(R = 8.314 J·mol⁻¹·K⁻¹,ln3 = 1.099)。(2)若将温度从 308 K 再升高 10 K 至 318 K,判断速率常数增大的倍数与第一次(298→308 K)相比是更大还是更小,并简述理由。