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金属氢氧化物的酸碱性可用离子势 φ = z/r(z 为阳离子电荷数,r 为阳离子半径,单位 nm)判别:φ 越大,阳离子对 O—H 键的极化能力越强,氢氧化物碱性越弱;当 φ > 40 nm⁻¹ 时氢氧化物显两性。已知离子半径:Be²⁺ 0.045 nm,Mg²⁺ 0.072 nm,Ca²⁺ 0.100 nm,Li⁺ 0.076 nm,Na⁺ 0.102 nm,K⁺ 0.138 nm。请计算 Be(OH)₂、Mg(OH)₂、Ca(OH)₂、LiOH、NaOH 对应的 φ 值,据此判断其中哪种氢氧化物显两性,并将五种氢氧化物按碱性由强到弱排序(要求排序唯一确定)。
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化学上常用离子势 φ = z/r(z 为阳离子电荷数,r 为离子半径/pm)衡量氢氧化物 M(OH)ₙ 的碱性强弱:φ 越小,M—O 键离子性越强,氢氧化物碱性越强。已知 Li⁺、Na⁺、K⁺ 的半径分别为 76 pm、102 pm、138 pm,Be²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺ 的半径分别为 45 pm、72 pm、100 pm。试分别计算第三周期元素 NaOH 中 Na⁺ 的离子势与碱土金属 Be(OH)₂ 中 Be²⁺ 的离子势(结果保留两位有效数字),并根据计算结果结合同族递变规律,回答:(1) 比较同族内 LiOH、NaOH、KOH 碱性强弱顺序;(2) 判断 Be(OH)₂ 相对于 Mg(OH)₂、Ca(OH)₂ 的碱性位置,并说明 Be(OH)₂ 在碱土金属氢氧化物中表现出特殊性(两性)的离子势原因。
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。
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。
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)。
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)。
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。
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。
在某温度下,合成氨反应 N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g) 的平衡常数 K=0.5。现于体积为 1 L 的密闭容器中充入 2 mol N₂、6 mol H₂ 和 6 mol NH₃。(1)计算此时的浓度商 Q;(2)依据勒夏特列原理判断反应将向哪个方向进行,并说明理由;(3)若仅增大体系总压(温度不变),判断平衡移动方向。
请运用能量最低原理、Pauli 不相容原理和 Hund 规则,写出下列微粒的电子排布式(用完整形式,不用稀有气体简写):(1)Cr 原子(Z=24);(2)Cu 原子(Z=29);(3)Fe³⁺ 离子(Z=26)。并简要说明:Cr 的价层电子排布为何不是机械按构造原理得到的 3d⁴4s²,而是 3d⁵4s¹。
已知某原子轨道的 n=3、l=1、m=0。试确定处于该轨道的电子自旋量子数 ms 的可能取值,并统计 n=3 主层中全部原子轨道的总数(不含自旋)。
将反应 2Fe³⁺ + Sn²⁺ → 2Fe²⁺ + Sn⁴⁺ 设计成原电池。已知 E°(Fe³⁺/Fe²⁺) = +0.77 V,E°(Sn⁴⁺/Sn²⁺) = +0.15 V。(1)写出正、负极的电极反应;(2)按负极在左的规则书写该电池的符号;(3)计算该电池的标准电动势 E°,并判断标准态下反应能否自发正向进行。