高中 | 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

碳酸锰$\rm (\text{MnC}{{\text{O}}_{3}}\rm )$是制造高性能磁性材料的主要原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿$\rm ($还含$\rm Fe$$\rm Al$$\rm Zn$$\rm Ni$$\rm Si$等元素$\rm )$制备,工艺流程如图所示。

已知:

$\rm 25\;\rm ^\circ\rm C$时,${{K}_{\text{sp}}}\left( \text{ZnS} \right)=2.9\times {{10}^{-25}}$${{K}_{\text{sp}}}\left( \text{NiS} \right)=1.0\times {{10}^{-21}}$

②相关金属离子$ [{{c}_{0}}\left( {{\text{M}}^{ {n}+}} \right)=0.1\;\rm \text{mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}\rm ]$形成氢氧化物沉淀的$\rm pH$范围如表:

金属离子${{\text{M}}^{n+}}$$\text{A}{{\text{l}}^{3+}}$$\text{F}{{\text{e}}^{3+}}$$\text{F}{{\text{e}}^{2+}}$$\text{Z}{{\text{n}}^{2+}}$$\text{N}{{\text{i}}^{2+}}$$\text{M}{{\text{n}}^{2+}}$
开始沉淀的$\rm pH$$\rm 3.4$$\rm 1.5$$\rm 6.3$$\rm 6.2$$\rm 6.9$$\rm 8.1$
沉淀完全的$\rm pH$$\rm 4.7$$\rm 2.8$$\rm 8.3$$\rm 8.2$$\rm 8.9$$\rm 10.1$

回答下列问题:

基态锰原子的价层电子排布式为                

[["

$\\rm 3d^54s^2$

"]]

锰为$\rm 25$号元素,基态锰原子的价层电子排布式为$\rm 3d^54s^2$

硫化锰矿预先粉碎的目的是                

[["

增大接触面积,加快溶浸速率

"]]

硫化锰矿预先粉碎的目的是:增大接触面积,加快溶浸速率;

“氧化”中$\text{Mn}{{\text{O}}_{2}}$$\text{F}{{\text{e}}^{2+}}$氧化成$\text{F}{{\text{e}}^{3+}}$的离子方程式为                

[["

$\\text{Mn}{{\\text{O}}_{2}}+2\\text{F}{{\\text{e}}^{2+}}+4{{\\text{H}}^{+}}=\\text{M}{{\\text{n}}^{2+}}+2\\text{F}{{\\text{e}}^{3+}}+2{{\\text{H}}_{2}}\\text{O}$

"]]

“氧化”中$\text{Mn}{{\text{O}}_{2}}$$\text{F}{{\text{e}}^{2+}}$氧化成$\text{F}{{\text{e}}^{3+}}$,同时$\text{Mn}{{\text{O}}_{2}}$被还原生成$\text{M}{{\text{n}}^{\text{2}+}}$,反应的离子方程式为:$\text{Mn}{{\text{O}}_{2}}+2\text{F}{{\text{e}}^{2+}}+4{{\text{H}}^{+}}=\text{M}{{\text{n}}^{2+}}+2\text{F}{{\text{e}}^{3+}}+2{{\text{H}}_{2}}\text{O}$

“调$\rm pH$”除铁、铝元素,溶液的$\rm pH$范围应调节为:                $\leqslant \rm pH\lt 6.2$,滤渣$\rm 2$的主要成分是$\rm ($填化学式$\rm )$                

[["

$\\rm 4.7$$\\text{Fe}{{\\left( \\text{OH} \\right)}_{3}}$$\\text{Al}{{\\left( \\text{OH} \\right)}_{3}}$

"]]

“调$\rm pH$”除铁、铝元素,其$\rm pH$应不小于$\text{F}{{\text{e}}^{\text{3}+}} $$\text{A}{{\text{l}}^{\text{3}+}}$完全沉淀所需的$\rm pH$且小于其它离子开始沉淀的$\rm pH$,在$\rm pH=4.7$$\text{F}{{\text{e}}^{3+}}$$\text{A}{{\text{l}}^{3+}}$沉淀完全,在$\rm pH=6.2$$\text{Z}{{\text{n}}^{2+}}$开始沉淀,则溶液的$\rm pH$范围应调节为:$\rm 4.7\leqslant pH\lt 6.2$,由分析可知,滤渣$\rm 2$的主要成分是$\text{Fe}{{\left( \text{OH} \right)}_{3}}$$\text{Al}{{\left( \text{OH} \right)}_{3}}$

“除杂”的目的是除去$\text{Z}{{\text{n}}^{2+}}$$\text{N}{{\text{i}}^{2+}}$,若“除杂”后滤液中$c\left( \text{N}{{\text{i}}^{2+}} \right)=1.0\times {{10}^{-5}}\;\rm \text{mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}$,则$c\left( \text{Z}{{\text{n}}^{2+}} \right)=$                $\mathrm{mol} \cdot \mathrm{L}^{-1}$

[["

$2.9\\times {{10}^{-9}}$

"]]

若“除杂”后滤液中$c\left( \text{N}{{\text{i}}^{2+}} \right)=1.0\times {{10}^{-5}}\;\rm \text{mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}$,根据${{K}_{\text{sp}}}\left( \text{NiS} \right)=1.0\times {{10}^{-21}}$,则$c\left( {{\text{S}}^{2-}} \right)=\dfrac{{{K}_{\text{sp}}}\left( \text{NiS} \right)}{c\left( \text{N}{{\text{i}}^{2+}} \right)}=\dfrac{1.0\times {{10}^{-21}}}{1.0\times {{10}^{-5}}}\text{ mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}=1.0\times {{10}^{-16}}\;\rm \text{mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}$${{K}_{\text{sp}}}\left( \text{ZnS} \right)=2.9\times {{10}^{-25}}$,则$c\left( \text{Z}{{\text{n}}^{2+}} \right)=\dfrac{{{K}_{\text{sp}}}\left( \text{ZnS} \right)}{c\left( {{\text{S}}^{2-}} \right)}=\dfrac{2.9\times {{10}^{-25}}}{1.0\times {{10}^{-16}}}\text{ mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}=2.9\times {{10}^{-9}}\;\rm \text{mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}$

“沉锰”中发生反应的离子方程式为                

[["

$\\rm \\text{M}{{\\text{n}}^{2+}}+2\\text{HCO}_{3}^{-}=\\text{MnC}{{\\text{O}}_{3}}\\downarrow +\\text{C}{{\\text{O}}_{2}}\\uparrow +{{\\text{H}}_{2}}\\text{O}$

"]]

“沉锰”时$\rm \text{M}{{\text{n}}^{\text{2}+}} $$\rm HCO_{3}^{-}$反应生成$\rm \text{MnC}{{\text{O}}_{\text{3}}}$$\rm \text{C}{{\text{O}}_{2}}$$\rm {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}$,反应的离子方程式为:$\rm \text{M}{{\text{n}}^{2+}}+2\text{HCO}_{3}^{-}=\text{MnC}{{\text{O}}_{3}}\downarrow +\text{C}{{\text{O}}_{2}}\uparrow +{{\text{H}}_{2}}\text{O}$

锰可与$\rm CO$形成金属羰基配合物$\text{M}{{\text{n}}_{2}}{{\left( \text{CO} \right)}_{10}}\rm ($熔点$\rm 154\;\rm ^\circ\rm C)$。其结构如图所示。则$\text{M}{{\text{n}}_{2}}{{\left( \text{CO} \right)}_{10}}$晶体中微粒间作用力有                $\rm ($填标号$\rm )$

$\rm a$.配位键                    $\rm b$.极性键                $\rm c$.范德华力                $\rm d$.离子键

[["

$\\rm abc$

"]]

由结构式可知,则$\text{M}{{\text{n}}_{2}}{{\left( \text{CO} \right)}_{10}}$晶体中微粒间作用力有$\rm CO$中碳和氧原子间的极性键、$\rm CO$$\rm Mn$形成的配位键、$\rm Mn$$\rm Mn$之间存在金属键,分子之间存在范德华力,但不存在离子键。

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