| 配合物理论 题目答案及解析

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选修三

第二章 分子结构与性质

第二节 分子的立体结构

配合物理论

硼化钛$\rm (\text{Ti}{{\text{B}}_{2}}\rm )$准金属化合物,强度高、硬度大,用于机械制造领域;五氟化锑$\rm (\text{Sb}{{\text{F}}_{5}}\rm )$是一种高能氟化剂,广泛应用于制药业。工业上以一种含钛的矿渣$\rm ($主要含$\text{Ti}{{\text{O}}_{2}}$$\text{S}{{\text{b}}_{2}}{{\text{O}}_{3}}$$\rm ZnO$$\rm PbO$$\rm NiO$$\rm CoO)$为原料制取硼化钛和五氟化锑的流程如图所示。

已知:$\text{Ti}{{\text{O}}_{2}}$性质较稳定,加热时可溶于浓硫酸中形成$\text{Ti}{{\text{O}}^{2+}}$;高温下${{\text{B}}_{2}}{{\text{O}}_{3}}$易挥发。

回答下列问题:

为了加快酸浸速率,除适当升温外,还可以采取的一条措施是:                。滤渣Ⅰ的主要成分                $\rm ($填化学式$\rm )$,“水解”后经“过滤”得到主要含                的滤液,可以循环利用。

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适当增大盐酸浓度、研磨等 ; $\\text{Ti}{{\\text{O}}_{2}}$${{\\text{H}}_{2}}\\text{S}{{\\text{O}}_{4}}$

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反应速率和温度、浓度、接触面积等有关,因此加快酸浸速率可采用升温、适当增大盐酸浓度、研磨等;据分析,滤渣$\rm I$的主要成分为$\rm TiO_{2}$,“水解”后经“过滤”得到主要含$\rm H_{2}SO_{4}$的滤液。

“热还原”中发生反应的化学方程式为                ${{\text{B}}_{2}}{{\text{O}}_{3}}$的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量,原因是                

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$\\text{Ti}{{\\text{O}}_{2}}+{{\\text{B}}_{2}}{{\\text{O}}_{3}}+5\\text{C}\\begin{matrix} \\underline{\\underline{高温}} \\\\ {} \\\\ \\end{matrix}\\text{Ti}{{\\text{B}}_{2}}+5\\text{CO}\\uparrow $ ; 增加反应物浓度促进反应正向进行,提高$\\rm TiB_{2}$的产率,且${{\\text{B}}_{2}}{{\\text{O}}_{3}}$高温下易挥发,容易分离

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“热还原”中发生反应为$\text{Ti}{{\text{O}}_{2}}\cdot x{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}$$\rm B_{2}O_{3}$$\rm C$反应生成$\rm TiB_{2}$$\rm CO$,化学方程式为$\text{Ti}{{\text{O}}_{2}}+{{\text{B}}_{2}}{{\text{O}}_{3}}+5\text{C}\begin{matrix} \underline{\underline{高温}} \\ {} \\ \end{matrix}\text{Ti}{{\text{B}}_{2}}+5\text{CO}\uparrow $${{\text{B}}_{2}}{{\text{O}}_{3}}$的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量,原因是增加反应物浓度促进反应正向进行,提高$\rm TiB_{2}$的产率,且${{\text{B}}_{2}}{{\text{O}}_{3}}$高温下易挥发,容易分离。

“除钴镍”,有机净化剂的基本组分为大分子立体网格结构的聚合物。其净化原理如图所示:

$\text{C}{{\text{o}}^{2+}}$$\text{N}{{\text{i}}^{2+}}$能发生上述转化而$\text{Z}{{\text{n}}^{2+}}$不能,推测可能的原因为                

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$\\text{C}{{\\text{o}}^{2+}}$$\\text{N}{{\\text{i}}^{2+}}$半径与有机净化剂网格孔径大小匹配,可形成配位键而$\\text{Z}{{\\text{n}}^{2+}}$不匹配

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根据题干可知,有机净化剂为具有立体网格结构的聚合物,通过在网格中填充金属离子从而实现净化,$\text{C}{{\text{o}}^{2+}}$$\text{N}{{\text{i}}^{2+}}$能发生上述转化而$\text{Z}{{\text{n}}^{2+}}$不能,推测可能的原因为$\text{C}{{\text{o}}^{2+}}$$\text{N}{{\text{i}}^{2+}}$半径与有机净化剂网格孔径大小匹配,可形成配位键而$\text{Z}{{\text{n}}^{2+}}$不匹配。

“除锌铅”加入$\text{N}{{\text{a}}_{2}}\text{S}$溶液,                $\rm ($填“能”或“否”$\rm )$产生${{\text{H}}_{2}}\text{S}$气体。若能,其原因是                ,若否,此空不用填。

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$\rm ZnS$$\rm PbS$${{K}_{\text{sp}}}$很小,$\rm S^{2-}$易与$\rm Zn^{2+}$$\rm Pb^{2+}$形成$\rm ZnS$$\rm PbS$沉淀,因此不会形成$\rm H_{2}S$气体。

“电解”时,以惰性材料为电极,锑的产率与电压大小关系如下图所示,当电压超过${{\text{U}}_{\text{0}}}\text{V}$时,锑的产率降低的原因可能发生副反应的电极反应式                

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$2{{\\text{H}}_{2}}\\text{O}+2{{\\text{e}}^{-}}={{\\text{H}}_{2}}+2\\text{O}{{\\text{H}}^{-}}$$\\text{S}{{\\text{b}}^{3+}}-2{{\\text{e}}^{-}}=\\text{S}{{\\text{b}}^{5+}}$

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电解中的主反应为$\text{S}{{\text{b}}^{3+}}\text{+3}{{\text{e}}^{-}}=\text{Sb}$,溶液中的氢还原反应与该反应竞争,当溶液中的还原反应为$2{{\text{H}}_{2}}\text{O}+2{{\text{e}}^{-}}={{\text{H}}_{2}}+2\text{O}{{\text{H}}^{-}}$时,$\rm Sb^{3+}$会发生氧化:$\text{S}{{\text{b}}^{3+}}-2{{\text{e}}^{-}}=\text{S}{{\text{b}}^{5+}}$,此时$\rm Sb$的产率下降。

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