Question

【題目】Fe、Co、Ni是三種重要的金屬元素。回答下列問(wèn)題:

(1)Fe、Co、Ni在周期表中的位置為_________，基態(tài)Fe原子的電子排布式為__________。

(2)CoO的面心立方晶胞如圖所示。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則CoO晶體的密度為______g﹒cm-3：三種元素二價(jià)氧化物的晶胞類型相同，其熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)?/span>_______。

(3)Fe、Co、Ni能與C12反應(yīng)，其中Co和為Ni均生產(chǎn)二氯化物，由此推斷FeCl3、CoCl3和Cl2的氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?/span>____，Co(OH)3與鹽酸反應(yīng)有黃綠色氣體生成，寫出反應(yīng)的離子方程式：______。

(4)95℃時(shí)，將Ni片浸在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸中，經(jīng)4小時(shí)腐蝕后的質(zhì)量損失情況如圖所示，當(dāng)大于63%時(shí)，Ni被腐蝕的速率逐漸降低的可能原因?yàn)?/span>_____。由于Ni與H2SO4反應(yīng)很慢，而與稀硝酸反應(yīng)很快，工業(yè)上選用H2SO4和HNO3的混酸與Ni反應(yīng)制備NiSO4。為了提高產(chǎn)物的純度，在硫酸中添加HNO3的方式為______(填“一次過(guò)量”或“少量多次”)，此法制備NiSO4的化學(xué)方程式為_______。

Answer 1

【答案】第四周期第VIII族 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 NiO＞CoO＞FeO CoCl3＞Cl2＞FeCl3 2Co(OH)3 ＋6H+ ＋2Cl－＝Cl2↑＋2Co2+＋6H2O 隨H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，Ni表面逐漸形成致密氧化膜 少量多次 3Ni ＋3H2SO4＋2HNO3 ＝NiSO4＋2NO↑＋4H2O或Ni＋H2SO4＋2HNO3＝NiSO4＋2NO2↑＋2H2O

【解析】

(1)根據(jù)Fe、Co、Ni的原子序數(shù)得出位置和基態(tài)Fe原子的電子排布式。

(2)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)計(jì)算出O2和Co2+個(gè)數(shù)，根據(jù)密度公式計(jì)算；根據(jù)離子晶體鍵能和晶格能比較熔點(diǎn)。

(3)根據(jù)反應(yīng)方程式氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物氧化性，Co(OH)3與鹽酸反應(yīng)發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cl2、CoCl2、H2O。

(4)類比Fe在常溫下與濃硫酸發(fā)生鈍化，根據(jù)圖中信息得出原因；根據(jù)為了提高產(chǎn)物的純度，根據(jù)Ni與H2SO4反應(yīng)很慢，而與稀硝酸反應(yīng)很快這個(gè)信息得出添加硝酸的方法和反應(yīng)方程式。

(1)Fe、Co、Ni分別為26、27、28號(hào)元素，它們?cè)谥芷诒碇械奈恢脼榈谒闹芷诘?/span>VIII族，基態(tài)Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；故答案為：第四周期第VIII族；1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；。

(2)CoO的面心立方晶胞如圖1所示。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)計(jì)算出O2個(gè)數(shù)為，Co2+個(gè)數(shù)為，設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則CoO晶體的密度為；三種元素二價(jià)氧化物的晶胞類型相同，離子半徑Fe2+＞Co2+＞Ni2+，NiO、CoO、FeO，離子鍵鍵長(zhǎng)越來(lái)越長(zhǎng)，鍵能越來(lái)越小，晶格能按NiO、CoO、FeO依次減小，因此其熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)?/span>NiO＞CoO＞FeO；故答案為：；NiO＞CoO＞FeO。

(3)Fe、Co、Ni能與Cl2反應(yīng)，其中Co和為Ni均生產(chǎn)二氯化物，根據(jù)鐵和氯氣反應(yīng)生成FeCl3，氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物氧化性，因此氧化性：Cl2＞FeCl3，氯氣與Co和為Ni均生產(chǎn)二氯化物，說(shuō)明氯氣的氧化性比CoCl3弱，由此推斷FeCl3、CoCl3和Cl2的氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?/span>CoCl3＞Cl2＞FeCl3，Co(OH)3與鹽酸反應(yīng)有黃綠色氣體生成，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cl2、CoCl2、H2O，其離子方程式：2Co(OH)3＋6H+＋2Cl－＝Cl2↑＋2Co2+＋6H2O；故答案為：CoCl3＞Cl2＞FeCl3；2Co(OH)3 ＋6H+ ＋2Cl－＝Cl2↑＋2Co2+＋6H2O。

(4)類比Fe在常溫下與濃硫酸發(fā)生鈍化，根據(jù)圖中信息，當(dāng)大于63%時(shí)，Ni被腐蝕的速率逐漸降低的可能原因?yàn)殡SH2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，Ni表面逐漸形成致密氧化膜。工業(yè)上選用H2SO4和HNO3的混酸與Ni反應(yīng)制備NiSO4。為了提高產(chǎn)物的純度，根據(jù)Ni與H2SO4反應(yīng)很慢，而與稀硝酸反應(yīng)很快，因此在硫酸中少量多次添加HNO3的方式來(lái)提高反應(yīng)速率，反應(yīng)生成NiSO4、H2O，根據(jù)硝酸濃度不同得到NO或NO2，此法制備NiSO4的化學(xué)方程式為3Ni＋3H2SO4＋2HNO3 ＝NiSO4＋2NO↑＋4H2O或Ni＋H2SO4＋2HNO3 ＝NiSO4＋2NO2↑＋2H2O；故答案為：隨H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，Ni表面逐漸形成致密氧化膜；少量多次；3Ni ＋3H2SO4＋2HNO3 ＝NiSO4＋2NO↑＋4H2O或Ni＋H2SO4＋2HNO3＝NiSO4＋2NO2↑＋2H2O。