配合物廣泛存在于自然界,且在生產(chǎn)和生活中都發(fā)揮著重要作用。
(1)某有機物R能與Fe2+形成橙紅色的配離子[FeR3]2+,該配離子可被HNO3氧化成淡藍色的配離子[FeR3]3+。
①基態(tài)Fe2+的3d電子軌道表示式為 。
②完成反應的離子方程式:+2[FeR3]2++3H+?
HNO2
HNO2
+2[FeR3]3++H2O。
(2)某研究小組對(1)中②的反應進行了研究。用濃度分別為2.0、2.5、3.0mol?L-1的HNO3溶液進行了三組實驗,得到c([FeR3]2+)隨時間t的變化曲線如圖1。
①c(HNO3)=3.0mol?L-1時,在0~1min內(nèi),[FeR3]2+的平均消耗速率=5.0×10-5mol?L-1?min-1
5.0×10-5mol?L-1?min-1
。
②下列有關說法中,正確的有 AB
AB
。
A.平衡后加水稀釋,增大
B.[FeR3]2+平衡轉(zhuǎn)化率:αⅢ>αⅡ>αⅠ
C.三組實驗中,反應速率都隨反應進程一直減小
D.體系由橙紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榈{色所需時間:tⅢ>tⅡ>tⅠ
(3)R的衍生物L可用于分離稀土。溶液中某稀土離子(用M表示)與L存在平衡:
M+L?ML?K1
ML+L?ML2?K2
研究組配制了L起始濃度c0(L)=0.02mol?L-1、M與L起始濃度比c0(M)/c0(L)不同的系列溶液,反應平衡后測定其核磁共振氫譜。配體L上的某個特征H在三個物種L、ML、ML2中的化學位移不同,該特征H對應吸收峰的相對峰面積S(體系中所有特征H的總峰面積計為1)如下表。
c0(M)/c0(L) |
S(L) |
S(ML) |
S(ML2) |
0 |
1.00 |
0 |
0 |
a |
x |
<0.01 |
0.64 |
b |
<0.01 |
0.40 |
0.60 |
【注】核磁共振氫譜中相對峰面積S之比等于吸收峰對應H的原子數(shù)目之比;“<0.01”表示未檢測到。
①c
0(M)/c
0(L)=a時,x=
0.36
0.36
。
②c
0(M)/c
0(L)=b時,平衡濃度比c
平(ML
2):c
平(ML)=
3:4
3:4
。
(4)研究組用吸收光譜法研究了(3)中M與L反應體系。當c
0(L)=1.0×10
-5mol?L
-1時,測得平衡時各物種c
平/c
0(L)隨c
0(M)/c
0(L)的變化曲線如圖2。c
0(M)/c
0(L)=0.51時,計算M的平衡轉(zhuǎn)化率(寫出計算過程,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。