NCM是三元锂电池最重要的前驱体材料,一种以镍钴杂料(主要成分为、、,还含有少量铁和铜的氧化物)为原料制备NCM前驱体的工艺流程如图1所示。
回答下列问题:
(1)基态钴原子核外未成对电子数与基态锰原子核外未成对电子数之比为___________ 。
(2)为提高“浸出”效率,可采取的措施有___________ (写出一条即可);“浸出”过程中的作用是___________ (用离子方程式表示)。
(3)常温下,若“转化”后的溶液中浓度为,在“调”过程中,当调节到2.2时,开始出现沉淀,若要使完全沉淀,则调节溶液最小为___________ [已知:当c(Fe3+)≤1×10-5mol/L时,认为沉淀完全]
(4)有机萃取剂P204和P507对金属离子的萃取率与pH的关系如图2、图3所示。
①萃取剂A是___________ (填“P204”或“P507”,下同),萃取剂B是___________ 。
②进行“萃钴”操作前,需对水相调pH至___________ (填标号),以达到最佳萃取的效果。
a.2.5 b.3.5 c.4.5 d.5.5
③萃取剂萃取的原理为2HR(有机相)(水相)(有机相)(水相),则反萃取操作中可向载钴有机相中加入___________ (填试剂名称)得到含的溶液;一定条件下,萃取平衡时,溶液中,则的萃取率为___________ 。
(5)一种NiAs晶体结构如图4所示。
通过X射线光谱测算出该晶胞参数为,,设阿伏加德罗常数的值为,则该晶体密度为___________ (填含m、n和的表达式)。
回答下列问题:
(1)基态钴原子核外未成对电子数与基态锰原子核外未成对电子数之比为
(2)为提高“浸出”效率,可采取的措施有
(3)常温下,若“转化”后的溶液中浓度为,在“调”过程中,当调节到2.2时,开始出现沉淀,若要使完全沉淀,则调节溶液最小为
(4)有机萃取剂P204和P507对金属离子的萃取率与pH的关系如图2、图3所示。
①萃取剂A是
②进行“萃钴”操作前,需对水相调pH至
a.2.5 b.3.5 c.4.5 d.5.5
③萃取剂萃取的原理为2HR(有机相)(水相)(有机相)(水相),则反萃取操作中可向载钴有机相中加入
(5)一种NiAs晶体结构如图4所示。
通过X射线光谱测算出该晶胞参数为,,设阿伏加德罗常数的值为,则该晶体密度为
更新时间:2023-11-17 10:58:31
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解答题-工业流程题
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【推荐1】金属钛被称为“21世纪金属”。工业上由钛铁矿(主要成分FeTiO3)制备TiCl4的主要工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)已知酸浸反应FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O,则FeTiO3中铁元素的化合价为_____ 。加热TiOSO4溶液可制备TiO2·nH2O 胶体,其反应的化学方程式为__________ 。为提高钛铁矿的酸浸出率,可采取的办法除粉碎矿石外,还可以采取的办法有__________ 、_______ (写出两种方法)。
(2)加入A的目的是____ (填字母)。
A.防止Fe2+被氧化 B.与Fe3+反应 C.防Fe2+水解
溶液II经操作II可得副产品FeSO4·7H2O,则操作II包括浓缩、冷却、_____ 、_____ 。
(3)常温下,若溶液II中Fe2+的浓度为0.49mol/L,为防止生成Fe(OH)2沉淀,溶液的pH不超过_____ 。(已知Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17)
(4)钛酸煅烧得中间产物的化学方程式为H2TiO3(s) TiO2(s)+H2O(g),上述工艺流程中,氯气与焦炭均足量时生成TiCl4的化学方程式为__________________________ 。
(5)可利用TiO2通过下述两种方法制备金属钛:
方法一: 通过以下反应制备金属钛
①TiO2 (s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g) △ H=+ 151kJ/mol
②TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti
方法二: 将TiO2作阴极,石墨作阳极,熔融CaO为电解液,碳块作电解槽池,电解TiO2制得钛,阳极上一定生成的气体是___________ ,可能生成的气体是______________ 。
从绿色化学角度,你认为上述两种方法中那种更好,并说明理由___________________________
回答下列问题:
(1)已知酸浸反应FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O,则FeTiO3中铁元素的化合价为
(2)加入A的目的是
A.防止Fe2+被氧化 B.与Fe3+反应 C.防Fe2+水解
溶液II经操作II可得副产品FeSO4·7H2O,则操作II包括浓缩、冷却、
(3)常温下,若溶液II中Fe2+的浓度为0.49mol/L,为防止生成Fe(OH)2沉淀,溶液的pH不超过
(4)钛酸煅烧得中间产物的化学方程式为H2TiO3(s) TiO2(s)+H2O(g),上述工艺流程中,氯气与焦炭均足量时生成TiCl4的化学方程式为
(5)可利用TiO2通过下述两种方法制备金属钛:
方法一: 通过以下反应制备金属钛
①TiO2 (s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g) △ H=+ 151kJ/mol
②TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti
方法二: 将TiO2作阴极,石墨作阳极,熔融CaO为电解液,碳块作电解槽池,电解TiO2制得钛,阳极上一定生成的气体是
从绿色化学角度,你认为上述两种方法中那种更好,并说明理由
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【推荐2】硫化锌(ZnS)是一种重要的化工原料,难溶于水,可由炼锌的废渣锌灰制取,其工艺流程如图所示.
(1)步骤Ⅱ所得滤渣中的物质是(写化学式)_____________ 。
(2)步骤II中的氧化还原反应的离子方程式为___________________________________ 。
(3)步骤Ⅳ还可以回收Na2SO4来制取Na2S。Na2S可由等物质的量的Na2SO4和CH4在高温、催化剂条件下制取,化学反应方程式为__________________________ 。
(4)已知Na2SO4·10H2O及Na2SO4的溶解度随温度变化曲线如图:
从滤液中得到Na2SO4的操作方法是_________________________________ 。
(5)在废水处理领域中常用H2S 将Mn2+转化为MnS 除去,向含有0.020 mol•L-1 Mn2+废水中通入一定量的H2S 气体,调节溶液的pH=a,当HS-浓度为1.010 -4 mol•L-1时,Mn2+开始沉淀,则a=____________ 。[已知:H2S 的电离常数Ka1=1.310 -7,Ka2=7.010 -15;Ksp(MnS)=1.410 -15]
(1)步骤Ⅱ所得滤渣中的物质是(写化学式)
(2)步骤II中的氧化还原反应的离子方程式为
(3)步骤Ⅳ还可以回收Na2SO4来制取Na2S。Na2S可由等物质的量的Na2SO4和CH4在高温、催化剂条件下制取,化学反应方程式为
(4)已知Na2SO4·10H2O及Na2SO4的溶解度随温度变化曲线如图:
从滤液中得到Na2SO4的操作方法是
(5)在废水处理领域中常用H2S 将Mn2+转化为MnS 除去,向含有0.020 mol•L-1 Mn2+废水中通入一定量的H2S 气体,调节溶液的pH=a,当HS-浓度为1.010 -4 mol•L-1时,Mn2+开始沉淀,则a=
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解答题-工业流程题
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【推荐3】我国是少数几个拥有石煤资源的国家之一, 工业上以伴生钒的石煤(主要成分为,含少量、等杂质)为原料制备钒的主要流程如下:
已知:①难溶于水。②,。
请问答下列问题:
(1)焙烧。通入空气的条件下,向石煤中加纯碱焙烧,将转化为的化学方程式为___________ 。为加快焙烧反应的化学反应速率,可采取的措施为___________ (任写一条)。
(2)除硅、磷。用MgSO4溶液除硅、磷时,Si、P会形成、沉淀。若沉淀后溶液中,则___________ 。随着温度升高,除磷率会显著下降,其原因一是温度升高,溶解度增大,二是___________ 。
(3)沉钒。该操作产生的滤液中,两种主要的溶质阴离子是___________ ;用实验方法判断此过程中沉钒完全的操作是___________ 。
(4)还原。在高温真空条件下,用焦炭还原可以生成钒单质,该反应的化学方程式为___________ 。
已知:①难溶于水。②,。
请问答下列问题:
(1)焙烧。通入空气的条件下,向石煤中加纯碱焙烧,将转化为的化学方程式为
(2)除硅、磷。用MgSO4溶液除硅、磷时,Si、P会形成、沉淀。若沉淀后溶液中,则
(3)沉钒。该操作产生的滤液中,两种主要的溶质阴离子是
(4)还原。在高温真空条件下,用焦炭还原可以生成钒单质,该反应的化学方程式为
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解答题-结构与性质
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【推荐1】物质的结构决定物质的性质。请回答下列涉及物质结构和性质的问题:
(1)氨气极易溶于水的主要原因是_____________________ 。
(2)某元素位于第四周期Ⅷ族,其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同,则其基态原子的外围电子排布式为________________ 。
(3)碳化硅的结构与金刚石类似(如图所示),4个硅原子位于体心位置,碳原子位于顶点、面心位置,其硬度仅次于金刚石,具有较强的耐磨性能。碳化硅晶胞结构中每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有_______ 个,碳化硅化学式为________ 。已知碳化硅晶胞边长为acm,阿伏伽德罗常数为NA,则碳化硅的密度为_______ g·cm3。
(4)(CH3)3N可用于制备医药、农药,则(CH3)3N_______ (填“能”或“不能”)溶于水。化合物(CH3)3N与盐酸反应生成[(CH3)3NH]+,该过程新生成的化学键为_______ 。
a.离子键 b.配位键 c.氢键 d.非极性共价键
(5)成键原子中的孤电子对对键能有影响,第二周期元素A与氢形成的化合物中A-A键的键能(单位:kJ·mol-1)如下:H3C-CH3 346,H2N-NH2 247,HO-OH 207;
试分析上述化合物中A-A键的键能依次下降的原因__________________________ 。
(1)氨气极易溶于水的主要原因是
(2)某元素位于第四周期Ⅷ族,其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同,则其基态原子的外围电子排布式为
(3)碳化硅的结构与金刚石类似(如图所示),4个硅原子位于体心位置,碳原子位于顶点、面心位置,其硬度仅次于金刚石,具有较强的耐磨性能。碳化硅晶胞结构中每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有
(4)(CH3)3N可用于制备医药、农药,则(CH3)3N
a.离子键 b.配位键 c.氢键 d.非极性共价键
(5)成键原子中的孤电子对对键能有影响,第二周期元素A与氢形成的化合物中A-A键的键能(单位:kJ·mol-1)如下:H3C-CH3 346,H2N-NH2 247,HO-OH 207;
试分析上述化合物中A-A键的键能依次下降的原因
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解答题-结构与性质
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解题方法
【推荐2】下表是现代元素周期表的一部分,请据表回答下列问题:
(1)氯原子结构示意图为___________ ,氯原子电子排布式为___________ 。
(2)某文献上记载的相对原子质量数据如下:
试回答下列问题:
①表示___________
②34.969表示___________
③表示___________
④35表示___________
⑤列式计算氯元素的相对原子质量___________
(3)和__________
(4)(结构式为)可作某些有机合成反应的催化剂,其所含化学键类型为___________ 。属于___________ 化合物。
(5)有下列微粒或物质:
①、、②、③石墨、金刚石④、、⑤H、D、T⑥、、,回答下列问题:
i.互为同位素的是___________ 。
ii.互为同素异形体的是___________ 。
iii.①⑤⑥中共有___________ 种核素,共___________ 种元素。
(6)氮元素原子最外层电子排布的轨道表示式是___________ ,已知与分子结构相似,的电子式是___________ 。
(1)氯原子结构示意图为
(2)某文献上记载的相对原子质量数据如下:
34.969 | 35 | |||
36.966 | 37 | |||
平均 |
①表示
②34.969表示
③表示
④35表示
⑤列式计算氯元素的相对原子质量
(3)和__________
A.是同一种原子 | B.具有相同的中子数 |
C.具有相同的性质 | D.具有相同的核外电子排布 |
(4)(结构式为)可作某些有机合成反应的催化剂,其所含化学键类型为
(5)有下列微粒或物质:
①、、②、③石墨、金刚石④、、⑤H、D、T⑥、、,回答下列问题:
i.互为同位素的是
ii.互为同素异形体的是
iii.①⑤⑥中共有
(6)氮元素原子最外层电子排布的轨道表示式是
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解答题-结构与性质
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解题方法
【推荐3】回答下列相关问题:
(1)用“>”或“<”填写下表:
(2)某半导体材料由X、Y两种元素组成,已知X的基态原子4p轨道上只有1个电子,Y的基态原子L层上有3个未成对电子,X位于周期表第_____ 周期____ 族;该半导体材料的化学式为_____ 。
(3)在短周期元素中基态原子的p轨道有1个未成对电子的元素可能是____ (填元素符号),其中核电荷数最大的元素核外电子排布式是________ 。
(4)雷式盐(Reinecke’s salt)结构式如下图所示:
配离子中Cr3+的配体为____ (填化学式),Cr3+与配体间形成的共价键又称为____ .
(1)用“>”或“<”填写下表:
电负性 | 第一电离能 | 半径 | 金属性 | 杂化轨道数 |
Al | S | Na+ | Pb | SO2 |
(3)在短周期元素中基态原子的p轨道有1个未成对电子的元素可能是
(4)雷式盐(Reinecke’s salt)结构式如下图所示:
配离子中Cr3+的配体为
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解答题-结构与性质
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【推荐1】由IIA元素与VA元素所形成的化合物种类繁多,它们是探测器、激光器、微波器的重要材料。回答下列问题:
(1)氧原子价电子层上的电子可以进行重排以便提供一个空轨道与氮原子形成配位键,该氧原子重排后的价电子排布图为_______ ,电子重排后的氧原子能量有所升高,原因是不符合_______ (填“泡利原理”或“洪特规则”)。
(2)自然界中不存在单质硼,硼的氢化物也很少,主要存在的是硼的含氧化合物,根据下表数据分析其原因是_______ 。
(3)比较大小:键角CH4_______ (填“>”或“<”)NH3
(4)如图为四硼酸根离子球棍模型,该离子符号为_______ ,其中硼原子轨道的杂化类型有_______ 。
(5)叠氮酸铵(NH4N3)是一种具有爆炸性的无色晶体。叠氮酸根(N)的空间结构为_______ ;叠氮酸铵的晶胞如图所示,其晶胞参数为a nm和0.5a nm,阿伏加德罗常数的值为NA,NH4N3的密度为_______ g·cm-3。
(1)氧原子价电子层上的电子可以进行重排以便提供一个空轨道与氮原子形成配位键,该氧原子重排后的价电子排布图为
(2)自然界中不存在单质硼,硼的氢化物也很少,主要存在的是硼的含氧化合物,根据下表数据分析其原因是
化学键 | B-H | B-O | B-B |
键能(kJ∙mol-1) | 389 | 561 | 293 |
(3)比较大小:键角CH4
(4)如图为四硼酸根离子球棍模型,该离子符号为
(5)叠氮酸铵(NH4N3)是一种具有爆炸性的无色晶体。叠氮酸根(N)的空间结构为
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解答题-结构与性质
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【推荐2】铁、钴、镍为第四周期第Ⅷ族元素,它们的性质非常相似,也称为铁系元素.
(1)铁、钴、镍都是很好的配位化合物形成体.
①[Co(H2O)6]2+在过量氨水中易转化为[Co(NH3)6]2+。写出Co2+的价层电子排布图__ .[Co(H2O)6]2+中Co2+的配位数为__ 。NH3分子的中心原子杂化方式为__ ,H2O分子的立体构型为__ 。
②铁、镍易与一氧化碳作用形成羰基配合物,如:Fe(CO)5,Ni(CO)4等.CO与N2属于等电子体,则CO分子中σ键和π键数目比为__ ,写出与CO互为等电子体的一种阴离子的离子符号__ 。
(2)+2价和+3价是Fe、Co、Ni等元素常见化合价.NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69pm和78pm,则熔点NiO__ FeO(选填“<”“>”“=”);某种天然NiO晶体存在如图所示缺陷:一个Ni2+空缺,另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代.其结果晶体仍呈电中性.某氧化镍样品组成为Ni0.97O.该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比为__ 。
(1)铁、钴、镍都是很好的配位化合物形成体.
①[Co(H2O)6]2+在过量氨水中易转化为[Co(NH3)6]2+。写出Co2+的价层电子排布图
②铁、镍易与一氧化碳作用形成羰基配合物,如:Fe(CO)5,Ni(CO)4等.CO与N2属于等电子体,则CO分子中σ键和π键数目比为
(2)+2价和+3价是Fe、Co、Ni等元素常见化合价.NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69pm和78pm,则熔点NiO
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解答题-结构与性质
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解题方法
【推荐3】我国矿石种类很多,如黄铜矿、煤、锰矿、锑锌矿等,请回答下列问题:
(l)黄铜矿的主要成分为二硫化亚铁铜(CuFeS2),基态Cu2+的外围电子排布图为______ ,Fe2+含有 ___ 个未成对电子。
(2)Mn的第三电离能比Fe的第三电离能大的原因为___ 。
(3)煤化工可得氨气、苯、甲苯等产品,氨的空间构型为___ ,甲苯分子上甲基的碳原子的杂化方式为____ ;氨硼烷化合物(NH3▪BH3)是一种新型化学氢化物储氢材料,氨硼烷的结构式为____ (配位键用“→”表示),与氨硼烷互为等电子体的有机小分子为_____ 写名称)。
(4)碲化锌的晶胞结构如图1所示。
①碲化锌的化学式为____ 。
②图2可表示晶胞内部各原子的相对位置,已知a、b、c的原子坐标参数分别为(0,0,0)、(,0,)、(,,),则d的原子坐标参数为____
③若两个距离最近的Te原子间距离为apm,阿伏加 德罗常数值为NA,则晶体密度为____ g/cm3(用含有NA、a的代数式表示,不必化简)。
(l)黄铜矿的主要成分为二硫化亚铁铜(CuFeS2),基态Cu2+的外围电子排布图为
(2)Mn的第三电离能比Fe的第三电离能大的原因为
(3)煤化工可得氨气、苯、甲苯等产品,氨的空间构型为
(4)碲化锌的晶胞结构如图1所示。
①碲化锌的化学式为
②图2可表示晶胞内部各原子的相对位置,已知a、b、c的原子坐标参数分别为(0,0,0)、(,0,)、(,,),则d的原子坐标参数为
③若两个距离最近的Te原子间距离为apm,阿伏加 德罗常数值为NA,则晶体密度为
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐1】门捷列夫最早预言了具有半导体特性类硅元素锗(),工业上用精硫锗矿(主要成分为)制取高纯度锗,其工艺流程如图所示:
已知:①硅和锗是同主族相邻元素,结构和性质类似;
②在5.3 的盐酸中溶解度最小。
(1)基态锗原子的价层电子排布式为___________ ,晶体锗的晶体类型是___________ 。
(2)800℃,使精硫锗矿在氛围中升华的原因:___________ 。
(3)还原时发生反应:,比较键角:___________ (填“>”“<”或“=”),其原因是(从杂化和价层电子对互斥角度解释)___________ 。
(4)酸浸时温度不能过高的原因:___________ 。
(5)氯化除生成外,反应还生成一种V形分子,写出相应的化学方程式:___________ 。
(6)水解得到,该步骤高纯水不能过量,原因是___________ 。
(7)与碱反应可生成锗酸盐,其中是一种难溶电解质,一定温度下,在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列说法正确的是___________(填标号)。
已知:①硅和锗是同主族相邻元素,结构和性质类似;
②在5.3 的盐酸中溶解度最小。
(1)基态锗原子的价层电子排布式为
(2)800℃,使精硫锗矿在氛围中升华的原因:
(3)还原时发生反应:,比较键角:
(4)酸浸时温度不能过高的原因:
(5)氯化除生成外,反应还生成一种V形分子,写出相应的化学方程式:
(6)水解得到,该步骤高纯水不能过量,原因是
(7)与碱反应可生成锗酸盐,其中是一种难溶电解质,一定温度下,在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列说法正确的是___________(填标号)。
A.n点与p点对应的相等 |
B.q点无沉淀生成 |
C.通过蒸发可以使溶液由q点变到p点 |
D.加入可以使溶液由n点变到m点 |
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【推荐2】已知下列物质的K:CaCO35×10-9;BaSO41×10-10:BaCO35×10-8:Mg(OH)25.6×10-12;Ca(OH)21.4×10-5,氯碱工业中,电解所用的饱和食盐水需精制,去除有影响的Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-[c(SO42-)>c(Ca2+),精制流程如下(注:溶液A为NaOH溶液)
①盐泥a除泥沙外,还含有的物质是___ 。
②过程Ⅰ中将NH4+转化为N2的离子方程式是___ 。
⑨过程Ⅱ中除去的离子有___ 。
①盐泥a除泥沙外,还含有的物质是
②过程Ⅰ中将NH4+转化为N2的离子方程式是
⑨过程Ⅱ中除去的离子有
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【推荐3】Ⅰ.碳酸锰(MnCO3)作为一种重要的化工原料,主要用于制备软磁铁氧体、锰硅合金等。科研人员利用含锰废水(主要含Mn2+,以及少量Fe2+、Fe3+、Ni2+、Cu2+等)制备MnCO3,设计流程图如下:已知某些物质完全沉淀的pH如表:
(1)从氧化还原反应角度,分析选用H2O2的优点___________ 。
(2)除杂1时调节溶液pH为5.2,则滤渣1的成分为Fe(OH)3、___________ 。若两步即可从滤渣1中回收得到铁红,则所需试剂为___________ 。
A. NaOH溶液﹑B.氨水C.稀盐酸D.二氧化碳
(3)将MnCO3受热分解,其固体产物的晶胞(立方体结构)如下图所示。则该固体产物的化学式为___________ 。
(4)经测定,该晶胞中最近两个Mn2+的距离为xcm。则该固体产物的密度为___________ g/cm3。(设NA为阿伏加德罗常数,用含x和NA的代数式表示)Ⅱ.称取0.300g 某碳酸锰样品,依次加入少量水、25mL磷酸、3~5mL硝酸,通入N2作保护气,将体系加热至220℃,再加入2g硝酸铵。待冷却过程中加50mL水溶解。接着加入2~3滴N-苯代邻氨基苯甲酸指示剂,立即用0.100mol/L(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定,终点时消耗20.40mL。主要反应原理如下:2Mn2+++ 4+2H+=2[Mn(PO4)2]3-++H2C、[Mn(PO4)2]3-+Fe2+=Mn2++[Fe(PO4)2]3-
(5)N-苯代邻氨基苯甲酸及其酸根与Fe形成的配合物,如下图所示。中Fe2+的配位数为___________ 。上述滴定终点的现象为___________ 。
沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Cu(OH)2 | Ni(OH)2 | Mn(OH)2 |
沉淀完全时的pH | 3.7 | 5.2 | 6.4 | 9.2 | 9.8 |
(1)从氧化还原反应角度,分析选用H2O2的优点
(2)除杂1时调节溶液pH为5.2,则滤渣1的成分为Fe(OH)3、
A. NaOH溶液﹑B.氨水C.稀盐酸D.二氧化碳
(3)将MnCO3受热分解,其固体产物的晶胞(立方体结构)如下图所示。则该固体产物的化学式为
(4)经测定,该晶胞中最近两个Mn2+的距离为xcm。则该固体产物的密度为
(5)N-苯代邻氨基苯甲酸及其酸根与Fe形成的配合物,如下图所示。中Fe2+的配位数为
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