A. 海底热液研究(图1)处于当今科研的前沿。海底热液活动区域“黑烟囱”的周围常存在FeS、黄铜矿及锌矿等矿物。
(1) Ni2＋的核外电子排布式是____________________。
(2) 分析下表，铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，基主要原因是 。
|
电离能/kJ·mol－1 |
I1 |
I2 |
|
铜 |
746 |
1958 |
|
锌 |
906 |
1733 |
(3) 下列说法正确的是________。
A. 电负性：N＞O＞S＞C B. CO2与COS(硫化羰)互为等电子体
C. NH3分子中氮原子采用sp3杂化 D. CO、H2S、HCN都是极性分子
(4) “酸性热液”中大量存在一价阳离子，结构如图2，它的化学式为________________。
(5) FeS与NaCl均为离子晶体，晶胞相似，前者熔点为985℃，后者801℃，其原因是____________________________________________。在FeS晶胞中，与Fe2＋距离相等且最近的S2－围成的多面体的空间构型为________________。
B. 制备KNO3晶体的实质是利用结晶和重结晶法对KNO3和NaCl的混合物进行分离。下面是某化学兴趣小组的活动记录：
|
|
NaNO3 |
KNO3 |
NaCl |
KCl |
|
10℃ |
80.5 |
20.9 |
35.7 |
31.0 |
|
100℃ |
175 |
246 |
39.1 |
56.6 |
查阅资料：文献中查得，四种盐在不同温度下的溶解度(S/g)如下表：
实验方案：
Ⅰ. 溶【解析】
称取29.8g KCl和34.0g NaNO3放入250mL烧杯中，再加入70.0g蒸馏水，加热并搅拌，使固体全部溶解。
Ⅱ. 蒸发结晶：继续加热和搅拌，将溶液蒸发浓缩。在100℃时蒸发掉50.0g 水，维持该温度，在保温漏斗(如图所示)中趁热过滤析出的晶体。得晶体m1g。
Ⅲ. 冷却结晶：待溶液冷却至室温(实验时室温为10℃)后，进行减压过滤。得KNO3粗产品m2g。
Ⅳ. 重结晶：将粗产品全部溶于水，制成100℃的饱和溶液，冷却至室温后抽滤。得KNO3纯品。
假定：① 盐类共存时不影响各自的溶解度；② 各种过滤操作过程中，溶剂的损耗忽略不计。试回答有关问题：
(1) 操作Ⅱ中趁热过滤的目的是 。
(2) 若操作Ⅱ中承接滤液的烧杯中不加入蒸馏水，则理论上在操作Ⅲ中可得粗产品的质量m2＝______g，其中混有NaCl______g。为防止NaCl混入，在操作Ⅱ中承接滤液的烧杯中至少应加入蒸馏水______g。
(3) 操作Ⅲ中采用减压过滤，其优点是______________________________________。该小组同学所用的装置如右图所示，试写出该装置中主要用到的玻璃仪器的名称：________________。若实验过程中发现倒吸现象，应采取的措施是______________________________________。
由黄铜矿为原料(主要成分为CuFeS2)制备99.95%～99.98%精铜的流程如下：
(1) 高温焙烧第一反应为2CuFeS2＋4O2===Cu2S＋2FeO＋3SO2，该反应中氧化剂为____________。产物Cu2S在1 200℃高温下继续反应：2Cu2S＋3O2===2Cu2O＋2SO2,2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2。6mol CuFeS2和14.25mol O2反应，理论上可得到Cu________mol(假定各步反应都完全)。
(2) 取三份质量均为16.9g的上述粗铜，成分为Cu、Fe、Zn。现在需要分析其中铜的含量，进行如下实验(所有气体体积均为标况下的数据)：
① 取一份粗铜放入足量稀硫酸中，共放出氢气1.568L。
② 另取一份粗铜放入稍过量的较浓硝酸中，加热使合金铜完全溶解，收集到了NO和NO2的混合气体8.736L，与3.304LO2混合后，得到的混合气体恰好被水完全吸收。
③ 再取一份粗铜进行电解精炼，阳极完全溶解后阴极增加质量17.28g。
求粗铜中Cu的质量分数(保留一位小数)。
拉氧头孢钠是一种抗生素，合成拉氧头孢钠的中间体G的路线如下：
(1) B的结构简式为____________________。
(2) E―→F的反应类型为________________。
(3) 酚的苯环上某些氢原子比较活泼。由E合成F时还可能生成一种相对分子持量为194的副产物H，H的结构简式为______________________。
(4) M是E的同分异构体，M具有以下特征：① 苯环上只有2个取代基；② 遇氯化铁显色，但与小苏打不反应；③ 1mol M最多能与2mol NaOH溶液反应。则M的结构有________种。
(5) G含有酯基，请写出F―→G的化学反应方程式： 。
(6) 写出由化合物E制备化合物
的合成路线流程图(无机试剂任选)。合成路线流程图示例：
环己烷()在负载纳米Au的分子筛(Au/TS1)催化剂的作用下与空气发生氧化反应，反应原理是：通过游离基反应形成环己基过氧化氢，该过氧化物在Au/TS1催化作用下受热分解，生成环己醇和环己酮(O)。由于环己醇、环己酮比环己烷更容易被氧化，因而有许多副产物(如己二酸及一些酯类化合物)生成。
(1) 下表是某反应温度下，环己烷催化氧化反应的转化率(x)和目标产物的选择性(S)的结果：
|
催化剂 |
转化率(x)/% |
|
|
|
|
目标产物的选择性(S)/% |
|
|
|
|
|
环己基过氧化氢 |
环己醇 |
环己酮 |
|
|
|
Au/TS1 |
10.4 |
14.1 |
34.9 |
39.8 |
① 写出环己烷催化氧化为环己酮的化学方程式： 。
② 若在反应容器中加入1.0mol环己烷，则生成的环己酮的物质的量为________(保留2位小数)。
(2) 图甲是反应温度对环己烷催化氧化反应的转化率(x)和目标产物的选择性(S)和目标产物的总收率(y)的影响。
① 由图甲可知：该反应较适宜的反应温度为________左右。
② 随着反应温度的升高，环己烷的转化率(x)逐渐增加，而目标产物的选择性(S)和目标产物的总收率(y)却逐渐降低，其可能的原因是 。
(3) 图乙是反应时间对环己烷催化氧化反应的转化率(x)和目标产物的选择性(S)和目标产物的总收率(y)的影响。
① 由图乙可知，该反应较适宜的反应时间为________左右。
② 随着反应时间的延长，环己烷的转化率(x)逐渐增加，而目标产物的选择性(S)逐渐降低，这说明________________________________________________________。
现代炼锌的方法可分为火法(蒸馏法)和湿法(电解法)两大类。
Ⅰ. 火法炼锌工艺如下：
焙烧和蒸馏过程中发生的主要反应有：
2ZnS(s)＋3O2(g)===2ZnO(s)＋2SO2(g) ΔH1＝a kJ·mol－1 ①
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2＝b kJ·mol－1 ②
ZnO(s)＋CO(g)===Zn(g)＋CO2(g) ΔH3＝c kJ·mol－1 ③
(1) 以上三个反应中，一定是放热反应的是______________(填序号)。
(2) 反应：ZnS(s)＋C(s)＋2O2(g)===Zn(g)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH＝____________kJ·mol－1。
Ⅱ. 湿法炼锌工艺如下：
(3) 写出“浸出”主要反应的离子方程式：__________________________。
(4) “电解”获得锌的电极反应为______________________。
(5) 该工艺中可循环利用的物质是______________________________(填化学式)。
镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。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资源回收研究，设计实验流程如下：
已知：①NiCl2易溶于水，Fe3＋不能氧化Ni2＋。
②已知实验温度时的溶解度：NiC2O4＞NiC2O4·H2O＞NiC2O4·2H2O
③某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的理论pH如下表所示：
|
M(OH)n |
Ksp |
|
|
|
pH |
|
|
|
|
开始沉淀 |
沉淀完全 |
|
|
|
Al(OH)3 |
1.9×10－23 |
3.4 |
4.2 |
|
Fe(OH)3 |
3.8×10－38 |
2.5 |
2.9 |
|
Ni(OH)2 |
1.6×10－14 |
7.6 |
9.8 |
回答下列问题：
(1) 用NiO调节溶液的pH，依次析出沉淀Ⅰ________和沉淀Ⅱ__________(填化学式)。
(2) 写出加入Na2C2O4溶液的反应的化学方程式： 。
(3) 检验电解滤液时阳极产生的气体的方法： 。
(4) 写出“氧化”反应的离子方程式： 。
(5) 如何检验Ni(OH)3已洗涤干净？ 。
