镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由、碳粉和氧化铁等涂在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极材料进行回收研究,设计实验流程如下:
已知:a.易溶于水,不能氧化。
b.实验温度时的溶解度:
c.
d.实验温度下相关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下:
回答下列问题:
(1)加入盐酸溶液所得残渣的主要成分为___________ (填物质名称)。
(2)根据信息判断步骤②先析出的沉淀Ⅱ为___________ (填化学式),控制两种沉淀析出可利用___________ (填序号)。
A.试纸 B.计 C.石蕊指示剂
(3)该工艺流程中多次重复利用的一种实验基本操作是___________ ,可以循环使用的物质是___________ (填化学式)。
(4)的价电子轨道表示式为___________ ,N、O、S的电负性由大到小的顺序为___________ ,硫氰酸分子中键和键之比为___________ ,与互为等电子体的分子是___________ 。
(5)步骤③的化学方程式为___________ 。
(6)步骤⑥的离子方程式为___________ 。
已知:a.易溶于水,不能氧化。
b.实验温度时的溶解度:
c.
d.实验温度下相关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下:
金属离子 | |||||
开始沉淀的 | 8.1 | 6.3 | 1.5 | 3.7 | 6.9 |
沉淀完全的 | 10.1 | 8.3 | 3.2 | 4.7 | 8.9 |
(1)加入盐酸溶液所得残渣的主要成分为
(2)根据信息判断步骤②先析出的沉淀Ⅱ为
A.试纸 B.计 C.石蕊指示剂
(3)该工艺流程中多次重复利用的一种实验基本操作是
(4)的价电子轨道表示式为
(5)步骤③的化学方程式为
(6)步骤⑥的离子方程式为
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更新时间:2023-05-15 07:07:46
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解题方法
【推荐1】钴(Co)及其化合物在工业上有广泛应用。为从某工业废料中回收钴,某学生设计流程如下(废料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物质)。
已知:①物质溶解性:LiF难溶于水,CoCO3难溶于水;
②部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH见下表.
请回答:
(1)Ⅰ中得到含铝溶液的反应的离子方程式是_______________ 。
(2)Ⅰ中得到钴渣的实验操作是______________ (填操作名称)。
(3)写出步骤Ⅱ中Co2O3与盐酸反应生成Cl2的离子方程式:______________ .
(4)步骤Ⅲ中调节溶液的pH时, pH的范围是______________ 。
(5)废渣中的主要成分有______________ 。
(6)在空气中加热10.98g草酸钴晶体(CoC2O4•2H2O)样品,受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质,其质量如表.
②加热到210℃时,固体物质的化学式为:______________ 。
③经测定,加热到210~310℃过程中的生成物只有CO2和钴的氧化物,此过程发生反应的化学方程式为:______________ 。
已知:①物质溶解性:LiF难溶于水,CoCO3难溶于水;
②部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH见下表.
Fe3+ | Co2+ | Co3+ | Al3+ | |
pH(开始沉淀) | 1.9 | 7.15 | ﹣0.23 | 3.4 |
pH(完全沉淀) | 3.2 | 9.15 | 1.09 | 4.7 |
请回答:
(1)Ⅰ中得到含铝溶液的反应的离子方程式是
(2)Ⅰ中得到钴渣的实验操作是
(3)写出步骤Ⅱ中Co2O3与盐酸反应生成Cl2的离子方程式:
(4)步骤Ⅲ中调节溶液的pH时, pH的范围是
(5)废渣中的主要成分有
(6)在空气中加热10.98g草酸钴晶体(CoC2O4•2H2O)样品,受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质,其质量如表.
温度范围/℃ | 固体质量/g |
150~210 | 8.82 |
290~320 | 4.82 |
890~920 | 4.5 |
②加热到210℃时,固体物质的化学式为:
③经测定,加热到210~310℃过程中的生成物只有CO2和钴的氧化物,此过程发生反应的化学方程式为:
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解题方法
【推荐2】铅蓄电池的拆解、回收和利用可以减少其对环境的污染,具有重要的可持续发展意义。利用废铅蓄电池的铅膏(主要成分为、,还有少量Pb、、)制取红丹()的工艺流程如图:
已知:①;;;
②醋酸铅是弱电解质。
回答下列问题:
(1)粉碎镍废料、___________ 、___________ 等措施可以提高浸出速率。
(2)“浸出”时,加入乙酸、乙酸钠、溶液可将含铅物质转化为。转化为的化学方程式为___________ 。
(3)当金属离子浓度低于时,被认为沉淀完全,则“调pH”的范围是___________ ~7.
(4)“沉铅”时,判断完全沉淀的实验方法是___________ 。
(5)“沉铅”后的滤液经除杂后可作为“回用液”循环利用。需要加入的除杂试剂是___________ 。
(6)“氧化”生成红丹的离子方程式为___________ 。
(7)若废铅膏中铅元素的质量分数为69%,用上述流程对1kg废铅膏进行处理,得到685g红丹,则铅的回收率为___________ %。
已知:①;;;
②醋酸铅是弱电解质。
回答下列问题:
(1)粉碎镍废料、
(2)“浸出”时,加入乙酸、乙酸钠、溶液可将含铅物质转化为。转化为的化学方程式为
(3)当金属离子浓度低于时,被认为沉淀完全,则“调pH”的范围是
(4)“沉铅”时,判断完全沉淀的实验方法是
(5)“沉铅”后的滤液经除杂后可作为“回用液”循环利用。需要加入的除杂试剂是
(6)“氧化”生成红丹的离子方程式为
(7)若废铅膏中铅元素的质量分数为69%,用上述流程对1kg废铅膏进行处理,得到685g红丹,则铅的回收率为
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【推荐3】四氧化三锰()是一种可用于生产锂离子电池正极材料的原料。以天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含等元素)为原料制备高纯的工艺流程如下图所示。该工艺条件下,相关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下表:
回答下列问题:
(1)“氧化”中添加适量的的作用是___________ 。(用离子方程式表示)
(2)“滤渣2”中主要有___________ ,“调”时溶液的范围应调节为___________ ~6.2之间。
(3)“除杂2”的目的是生成,沉淀除去。若溶液酸度过高,会导致___________ 。
(4)常温下,利用表格中的数据,计算___________ 。(已知)
(5)和氨水混合在下得到的的产率最高。若继续升高温度,会导致产率降低,原因可能是___________ 。
(6)在“沉锰”时,可用尿素代替,同时控制温度在,写出尿素“沉锰”反应的离子方程式:___________ 。
(7)金属晶体中的原子堆积方式如图所示,六棱柱底边边长为,高为,阿伏加德罗常数的值为,的相对原子质量为M,则晶体的密度为___________ (已知,列出计算式即可)。
金属离子 | |||||||
开始沉淀的 | 8.1 | 6.3 | 1.5 | 3.4 | 8.9 | 6.2 | 6.9 |
沉淀完全的 | 10.1 | 8.3 | 2.8 | 4.7 | 10.9 | 8.2 | 8.9 |
(1)“氧化”中添加适量的的作用是
(2)“滤渣2”中主要有
(3)“除杂2”的目的是生成,沉淀除去。若溶液酸度过高,会导致
(4)常温下,利用表格中的数据,计算
(5)和氨水混合在下得到的的产率最高。若继续升高温度,会导致产率降低,原因可能是
(6)在“沉锰”时,可用尿素代替,同时控制温度在,写出尿素“沉锰”反应的离子方程式:
(7)金属晶体中的原子堆积方式如图所示,六棱柱底边边长为,高为,阿伏加德罗常数的值为,的相对原子质量为M,则晶体的密度为
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【推荐1】某工厂的废金属屑中主要成分为、和,此外还含有少量和,为探索工业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如图所示实验流程,用该工厂的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体和胆矾晶体。
请回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ反应的离子方程式为___________ 、___________ 。
(2)试剂是___________ 。
(3)在步骤Ⅱ时,用如图装置制取并通入溶液中,一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为避免沉淀减少,可采取的改进措施是___________ 。
(4)检验溶液中的金属阳离子时,应先滴加___________ ,再滴加新制的氯水,该过程中发生非氧化还原反应的化学方程式为___________ 。
(5)由固体制取硫酸铜溶液,有以下两种方案:
方案一:将固体在加热条件下与浓硫酸反应。
方案二:将固体投入热的稀硫酸中,然后通入氧气。
你认为合理的方案是___________ ,该方案发生反应的化学方程式为___________ ,你认为该方案合理的原因是___________ (写出两条)。
请回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ反应的离子方程式为
(2)试剂是
(3)在步骤Ⅱ时,用如图装置制取并通入溶液中,一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为避免沉淀减少,可采取的改进措施是
(4)检验溶液中的金属阳离子时,应先滴加
(5)由固体制取硫酸铜溶液,有以下两种方案:
方案一:将固体在加热条件下与浓硫酸反应。
方案二:将固体投入热的稀硫酸中,然后通入氧气。
你认为合理的方案是
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解答题-工业流程题
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(0.4)
解题方法
【推荐2】碳酸锶是一种重要的化工产品,广泛应用于彩色显像管、电子陶瓷等行业。工业上以天青石矿(主要成分)为原料制备高纯碳酸锶的流程如图:
已知:①室温时,。
②、、完全形成氢氧化物沉淀的分别为3.2、4.7、12,沉淀开始溶解的为7.8。
③、在不同温度下的溶解度如下表所示:
(1)浸泡:将天青石矿粉碎,用饱和碳酸钠溶液浸泡并且不断搅拌,过滤得到粗品,离子方程式为:。
①“粉碎”和“搅拌”的目的是_______ 。
②室温时,该反应的化学平衡常数_______ 。
(2)酸溶:用盐酸溶解粗品,滤液中含有、、、等金属阳离子。其中,基态核外电子排布式为_______ 。
沉铁沉铝:维持左右,向(2)的滤液中滴加稀氨水,调节为4.7~7.8,充分搅拌,过滤。
(3)除钙:取所得滤液,逐滴加入适量稀溶液,_______ ,得到较纯净的溶液。
(4)沉锶:向溶液中加入适量碳酸氢铵溶液,充分反应后过滤、洗涤、干燥得到高纯度。
①生成的离子方程式为:_______ 。
②相同时间内,锶元素转化率随温度变化情况如图所示。在时,锶元素转化率较大的原因是_______ 。
已知:①室温时,。
②、、完全形成氢氧化物沉淀的分别为3.2、4.7、12,沉淀开始溶解的为7.8。
③、在不同温度下的溶解度如下表所示:
温度/ | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 90 |
0.19 | 0.17 | 0.14 | 0.12 | 0.09 | 0.08 | |
0.91 | 1.77 | 3.95 | 8.42 | 20.20 | 44.50 |
(1)浸泡:将天青石矿粉碎,用饱和碳酸钠溶液浸泡并且不断搅拌,过滤得到粗品,离子方程式为:。
①“粉碎”和“搅拌”的目的是
②室温时,该反应的化学平衡常数
(2)酸溶:用盐酸溶解粗品,滤液中含有、、、等金属阳离子。其中,基态核外电子排布式为
沉铁沉铝:维持左右,向(2)的滤液中滴加稀氨水,调节为4.7~7.8,充分搅拌,过滤。
(3)除钙:取所得滤液,逐滴加入适量稀溶液,
(4)沉锶:向溶液中加入适量碳酸氢铵溶液,充分反应后过滤、洗涤、干燥得到高纯度。
①生成的离子方程式为:
②相同时间内,锶元素转化率随温度变化情况如图所示。在时,锶元素转化率较大的原因是
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐3】五氧化二钒(V2O5)广泛用作合金添加剂及有机化工催化剂。从废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及少量Fe2O3、Al2O3等杂质)回收V2O5的部分工艺流程如下:
已知:a.常温下,部分含钒物质在水中的溶解性见下表:
b.+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系见下表:
(1)“酸浸、氧化”时,VO2+发生反应的离子方程式为___________ 。
(2)“中和”时调节pH为7的目的,一是沉淀部分杂质离子;二是___________ 。
(3)①“沉钒”前需将溶液先进行“离子交换”和“洗脱”,再加入NH4Cl生成NH4VO3;“离子交换”和“洗脱”两步操作可表示为ROH+VORVO3+OH-(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈___________ (填“酸性”或“碱性”),理由是___________ 。
②用沉钒率(NH4VO3沉淀中V的质量和废钒催化剂中V的质量之比)表示该工艺钒的回收率。图1中是沉钒率随温度变化的关系曲线,沉钒时,温度超过80℃以后,沉钒率下降的可能原因是___________ 。
(4)在Ar气氛中加热“煅烧”NH4VO3,测得加热升温过程中固体的质量变化如图2所示,加热分解NH4VO3制备V2O5需要控制的温度为___________ 。
已知:a.常温下,部分含钒物质在水中的溶解性见下表:
物质 | V2O5 | VOSO4 | (VO2)2SO4 | NH4VO3 |
溶解性 | 难溶 | 可溶 | 易溶 | 难溶 |
pH | <6 | 6~8 | 8~10 | 10~12 |
主要离子 | VO | VO | V2O | VO |
(1)“酸浸、氧化”时,VO2+发生反应的离子方程式为
(2)“中和”时调节pH为7的目的,一是沉淀部分杂质离子;二是
(3)①“沉钒”前需将溶液先进行“离子交换”和“洗脱”,再加入NH4Cl生成NH4VO3;“离子交换”和“洗脱”两步操作可表示为ROH+VORVO3+OH-(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈
②用沉钒率(NH4VO3沉淀中V的质量和废钒催化剂中V的质量之比)表示该工艺钒的回收率。图1中是沉钒率随温度变化的关系曲线,沉钒时,温度超过80℃以后,沉钒率下降的可能原因是
(4)在Ar气氛中加热“煅烧”NH4VO3,测得加热升温过程中固体的质量变化如图2所示,加热分解NH4VO3制备V2O5需要控制的温度为
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解答题-结构与性质
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(0.4)
【推荐1】钒基笼目金属在超导电性方面有广阔的应用前最。某钒基笼目金属(M)的晶体结构如图所示。
(1)Sb在元素周期表中的位置是___________ 。
(2)基态V原子的价电子中,未成对电子数与成对电子数之比为___________ 。
(3)钒化合物在药物化学及催化化学等领域应用广泛。基态钒原子的价电子排布图为___________ ,钒有+2、+3、+4、+5等多种化合价,其中最稳定的化合价是_________ ,的空间结构为________ 。
(4)SbH3的键角比NH3的键角小,原因是___________ 。
(5)该钒基笼目金属(M)的化学式为___________ ,与V原子距离最近且等距的V原子________ 个。
(6)已知,该晶胞中距离最近的两个V原子间的距离为2.75 Å,则晶胞体内A、B原子之间的距离为___________ Å (≈1.73, 保留两位小数)。
(1)Sb在元素周期表中的位置是
(2)基态V原子的价电子中,未成对电子数与成对电子数之比为
(3)钒化合物在药物化学及催化化学等领域应用广泛。基态钒原子的价电子排布图为
(4)SbH3的键角比NH3的键角小,原因是
(5)该钒基笼目金属(M)的化学式为
(6)已知,该晶胞中距离最近的两个V原子间的距离为2.75 Å,则晶胞体内A、B原子之间的距离为
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解答题-结构与性质
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(0.4)
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解题方法
【推荐2】C、N、P、Si是重要的非金属元素,在生产、生活中有重要应用。回答下列问题:
(1)下列氮原子的电子排布图表示的状态中,能量最高的是_______(填序号)。
(2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态,一种自旋状态用表示,与之相反的用表示,称为电子的自旋磁量子数。对于基态Si原子,其价电子自旋磁量子数的代数和为_______ 。
(3)中共用电子对偏向C,中共用电子对偏向H,则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为_______ 。
(4)分子的中心原子的价层电子对数为_______ ,分子的立体构型为三角双锥形,属于_______ 分子(填“极性”或“非极性”),其中心原子杂化类型为_______ (填序号)。
A. B. C. D.
(5)试用下表中的键能数据解释比相对活泼的原因:_______ 。
(1)下列氮原子的电子排布图表示的状态中,能量最高的是_______(填序号)。
A. | B. |
C. | D. |
(3)中共用电子对偏向C,中共用电子对偏向H,则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为
(4)分子的中心原子的价层电子对数为
A. B. C. D.
(5)试用下表中的键能数据解释比相对活泼的原因:
C—O | C=O | ||
键能 | 357.7 | 798.9 | 1071.9 |
N—N | N=N | ||
键能 | 154.8 | 418.4 | 941.7 |
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】可用作合金添加剂和有机化工的催化剂。钒钛磁铁矿炼钢后剩余的尾渣中含有、、、、等,利用该钒渣制备的工艺流程如下:
已知:①焙烧后、、分别生成、、。
②+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如下表:
(1)写出钒元素价层电子的轨道表示式___________ 。
(2)“滤渣I”的成分是___________ (写化学式)。
(3)用离子方程式表示溶液显碱性的原因:___________ ;的溶液中各离子浓度由大到小的顺序为___________ 。
(4)已知常温时氨水的电离平衡常数,则的溶液的约为___________ ;___________ (用计算式表示)。
(5)“沉钒”操作中,需控制溶液的为6~8,原因为___________ 。
已知:①焙烧后、、分别生成、、。
②+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如下表:
4~6 | 6~8 | 8~10 | 10~12 | |
主要离子 |
(2)“滤渣I”的成分是
(3)用离子方程式表示溶液显碱性的原因:
(4)已知常温时氨水的电离平衡常数,则的溶液的约为
(5)“沉钒”操作中,需控制溶液的为6~8,原因为
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【推荐1】镍与第VA族元素形成的化合物是重要的半导体材料,其中应用最广泛的是砷化镓(GaAs)。回答下列问题:
(1)基态N原子的核外电子排布式为______ ,基态Ga原子核外有_______ 个未成对电子。
(2)镓失去电子的逐级电离能(单位:kJ·mol-1)的数值依次为577、1985、2962、6192,由此可推知镓的主要化合价为____ 和+3。砷的电负性比镓_____ (填“大”或“小”)。
(3)二水合草酸镓的结构如图所示,其中镓原子的配位数为____ 。
(4)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃时制得。(CH3)3Ga中镓原子的杂化方式为________ 。
(5)GaAs为原子晶体,密度为ρg·cm-3,其晶胞结构如图所示。Ga与As以_______ 键键合。Ga和As的原子半径分别为apm和bpm,设阿伏伽德罗常数的值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_______ (列出计算式,可不化简)。
(1)基态N原子的核外电子排布式为
(2)镓失去电子的逐级电离能(单位:kJ·mol-1)的数值依次为577、1985、2962、6192,由此可推知镓的主要化合价为
(3)二水合草酸镓的结构如图所示,其中镓原子的配位数为
(4)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃时制得。(CH3)3Ga中镓原子的杂化方式为
(5)GaAs为原子晶体,密度为ρg·cm-3,其晶胞结构如图所示。Ga与As以
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解答题-结构与性质
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【推荐2】非金属在生产,生活和科研中应用广泛。
(1)下列说法正确的是___ 。
A.O元素的电负性大于Cl元素
B.3s电子能量高于2s,故3s电子一定在离核更远处运动
C.组成KH2PO4的四种元素形成的简单离子中,核外电子排布相同的有3种
(2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态,若一种自旋状态用+表示,与之相反的用-表示,称为电子的自旋磁量子数。对于基态的氟原子,其价电子自旋磁量子数的代数和为___ 。
(3)CH3OH的沸点___ CH3SH,(填“高于”,“低于”或“等于”),原因是____ 。
(4)Xe是第五周期的稀有气体元素,与F形成的XeF4中心原子的价层电子对数为____ ,下列对XeF4中心原子杂化方式推断合理的是___ (填标号)。
A.sp B.sp2 C.sp3d2 D.sp3d
(5)XeF2晶体属四方晶系,晶胞参数如图所示,晶胞棱边夹角均为90°,该晶胞中有___ 个XeF2分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称为原子的分数坐标,如A点原子的分数坐标为(,,)。已知Xe—F键长为rpm,则B点原子的分数坐标为____ ;晶胞中A、B间距离d=___ pm。
(1)下列说法正确的是
A.O元素的电负性大于Cl元素
B.3s电子能量高于2s,故3s电子一定在离核更远处运动
C.组成KH2PO4的四种元素形成的简单离子中,核外电子排布相同的有3种
(2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态,若一种自旋状态用+表示,与之相反的用-表示,称为电子的自旋磁量子数。对于基态的氟原子,其价电子自旋磁量子数的代数和为
(3)CH3OH的沸点
(4)Xe是第五周期的稀有气体元素,与F形成的XeF4中心原子的价层电子对数为
A.sp B.sp2 C.sp3d2 D.sp3d
(5)XeF2晶体属四方晶系,晶胞参数如图所示,晶胞棱边夹角均为90°,该晶胞中有
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【推荐3】碳族化合物在研究和生产中有许多重要用途,请回答下列问题:
(1)已知中硅元素为+4价,则H、Si、O、C的电负性由大到小的顺序为_______ 。
(2)基态锗原子(Ge)价层电子的轨道表示式为_______ 。
(3)邻羟基苯甲酸的沸点比对羟基苯甲酸的沸点低;请解释其原因_______ 。
(4)氮化硅()是一种耐磨损、耐高温的结构陶瓷材料,其部分空间结构如图所示,其结构中每个原子杂化类型相同且均达到8电子稳定结构,请比较晶体结构中键角大小:N—Si—N_______ Si—N—Si(填“>”“<”“=”)。
(5)某锂电池的负极材料是将锂原子嵌入到两层石墨烯层中间,其晶体结构如图。已知该晶体中最近的两个碳原子核间距离为a nm,石墨烯层间距离为b nm,则该晶体的密度为_______ (用表示阿伏加德罗常数,列式即可)。
(1)已知中硅元素为+4价,则H、Si、O、C的电负性由大到小的顺序为
(2)基态锗原子(Ge)价层电子的轨道表示式为
(3)邻羟基苯甲酸的沸点比对羟基苯甲酸的沸点低;请解释其原因
(4)氮化硅()是一种耐磨损、耐高温的结构陶瓷材料,其部分空间结构如图所示,其结构中每个原子杂化类型相同且均达到8电子稳定结构,请比较晶体结构中键角大小:N—Si—N
(5)某锂电池的负极材料是将锂原子嵌入到两层石墨烯层中间,其晶体结构如图。已知该晶体中最近的两个碳原子核间距离为a nm,石墨烯层间距离为b nm,则该晶体的密度为
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