本题包括A、B两小题,分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题,并在相应的答题区域内作答。若两题都做,则按A题评分。
A.砷(As)在地壳中含量不大,但砷的化合物却是丰富多彩。
(1)基态砷原子的电子排布式为 ▲ ;砷与溴的第一电离能较大的是 ▲ 。
(2)AsH3是无色稍有大蒜味气体。AsH3的沸点高于PH3,其主要原因是 ▲ 。
(3)Na3AsO4可作杀虫剂。AsO43-的空间构型为 ▲ ,与其互为等电子体的一种分子为 ▲ 。
(4)某砷的氧化物俗称“砒霜”,其分子结构如右图所示。该化合物的分子式为 ▲ ,As原子采取 ▲ 杂化。
(5)GaAs等是人工合成的新型半导体材料,其晶体结构与金刚石相似。GaAs晶体中,每个As与 ▲ 个Ga相连,As与Ga之间存在的化学键有 ▲ (填字母)。
A.离子键 B.σ键 C.π键 D.氢键 E.配位键 F.金属键 G.极性键
B.某研究小组以苯甲醛为原料,制备苯甲酸和苯甲醇。反应原理如下:
有关物质的部分物理性质如下:
|
熔点/℃ |
沸点/℃ |
溶解性 |
苯甲醛 |
—26 |
179 |
微溶于水,易溶于乙醇、乙醚 |
苯甲酸 |
122 |
249 |
微溶于水,易溶于乙醇、乙醚 |
苯甲醇 |
-15.3 |
205.0 |
稍溶于水,易溶于乙醇、乙醚 |
乙醚 |
-116.2 |
34.5 |
微溶于水,易溶于乙醇 |
实验步骤:
(1)在250 mL锥形瓶中,放入9 g KOH和9 mL水,配成溶液,冷却至室温。加入10.5 g新蒸馏的苯甲醛,塞紧瓶塞,用力振荡,使之变成糊状物,放置24 h。
①苯甲醛要求新蒸馏的,否则会使 ▲ (填物质名称)的产量相对减少。
②用力振荡的目的是 ▲ 。
(2)分离苯甲醇
①向锥形瓶中加入30 mL水,搅拌,使之完全溶解。冷却后倒入分液漏斗中,用30 mL乙醚萃取苯甲醇(注意留好水层)。30 mL 乙醚分三次萃取的效果比一次萃取的效果 ▲ (填“好”或“差”)。
②将醚层依次用饱和亚硫酸氢钠溶液、饱和碳酸钠溶液和水各5 mL洗涤,再用无水硫酸镁干燥。将干燥后的乙醚溶液转移到100 mL蒸馏烧瓶中,投入沸石,连接好普通蒸馏装置,加热蒸馏并回收乙醚,应选择的加热方法是 ▲ (填字母代号)。
A.水浴加热 B.油浴加热 C.沙浴加热 D.用酒精灯直接加热
③改用空气冷凝管蒸馏,收集 ▲ ℃的馏分。
(3)制备苯甲酸
在乙醚萃取过的水溶液中,边搅拌边加入浓盐酸酸化至pH=3.5左右。冷却使结晶完全,抽滤,洗涤、干燥。抽滤完毕或中途停止抽滤时,应先 ▲ 。
(14分)过氧化钙可以用于改善地表水质、处理含重金属粒子废水和治理赤潮,也可用于应急供氧等。工业上生产过氧化钙的主要流程如下:
已知CaO2·8H2O呈白色,微溶于水,加热至350℃左右开始分解放出氧气。
(1)用上述方法制取CaO2·8H2O的化学方程式是 ▲ ;
(2)检验“水洗”是否合格的方法是 ▲ ;
(3)沉淀时常用冰水控制温度在0℃左右,其可能原因是(写出两种):
① ▲ ;② ▲ 。
(4)测定产品中CaO2的含量的实验步骤是:
第一步:准确称取a g产品于有塞锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体,再滴入少量2 mol/L的H2SO4溶液,充分反应。
第二步:向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。
第三步:逐滴加入浓度为c mol·L—1的Na2S2O3溶液至反应完全,消耗Na2S2O3溶液V mL。
已知:I2+2S2O32-= 2I-+S4O62-
①CaO2的质量分数为 ▲ (用字母表示);
②某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,这样测得的CaO2的质量分数可能 ▲ (填“不受影响”、“偏低”或“偏高”),原因是_______________
(14分) 草酸亚铁可用于合成锂电池的正极材料硅酸亚铁锂(Li2FeSiO4)等,其制备过程主要包括:
a.将硫酸亚铁铵【(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O】晶体溶于适量蒸馏水,加入适量稀硫酸酸化。
b.将上述溶液煮沸,逐滴加入H2C2O4溶液,直至沉淀完全。
c.静置、倾去上层清液、过滤、洗涤、50℃以下烘干。试回答下列问题:
(1)配制(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶液时,需加入少量稀硫酸,目的是 ▲ 。
(2)将制得的产品(FeC2O4·2H2O)在氩气气氛中进行热重分析,结果如右图(TG%表示残留固体质量占原样品总质量的百分数)。
① 则A-B发生反应的化学方程式为: ▲ 。
② 精确研究表明,B-C实际是分两步进行的,每步释放一种气体,其中第一步释放的气体相对分子质量较第二步的小,试写出B-C两步反应的方程式: ▲ 、 ▲ ;
(3)Li2CO3、FeC2O4·2H2O和SiO2粉末均匀混合,在800℃.
的氩气中烧结6小时,即可制成硅酸亚铁锂。①合成硅酸
亚铁锂的化学方程式为: ▲ 。
②该锂电池放电时的总反应式为LiFeSiO4+Li=Li2FeSiO4,
写出相应的电极反应式:
正极 ▲ 、负极 ▲ 。
(10分)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体相互反应转化成无毒气体。
(1)汽油在不同空/燃比(空气与燃油气的体积比)时尾气的主要成分不同,空/燃比较小时的有毒气体主要是 ▲ (填化学式)。
(2)人们把拆开1 mol化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。
已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol-1、497 kJ·mol-1。
查阅资料获知如下反应的热化学方程式:
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+68 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
① 一定条件下,N2与O2反应生成NO能够自发进行,其原因是 ▲ ;NO分子中化学键的键能为 ▲ kJ·mol—1。
② CO与NO2反应的热化学方程式为4CO(g)+2NO2(g)=4CO2(g)+N2(g)
ΔH= ▲ 。对于该反应,温度不同(T2>T1)、其他条件相同时,下列图像正确的是 ▲ (填代号)。
(16分)CYP73A1炔抑制剂的合成路线如下:
(1)化合物A核磁共振氢谱有______▲______种蜂。
(2)化合物C中含氧官能团有_______▲________、_______▲_______(填名称)。
(3)鉴别化合物B和C最适宜的试剂是____________▲________。
(4)写出A—B的化学方程式_______________▲______________。
(5)B的同分异构体很多,符合下列条件的异构体有_______▲_______种。
①苯的衍生物 ②含有羧基和羟基 ③分子中无甲基
(6)试以苯酚、氯乙酸钠(ClCH2COONa)、正丁醇为原料(无机试剂任用),结合题中有关信息,请补充完整的合成路线流程图。
(14分)无水AlCl3易升华,可用作有机合成的催化剂等。工业上由铝土矿(A12O3、Fe2O3)为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下。
(1)氯化炉中Al2O3、C12和C反应的化学方程式为 ▲ 。
(2)用Na2SO3溶液可除去冷却器排出尾气中的Cl2,此反应的离子方程式为 ▲ 。
(3)升华器中主要含有AlCl3和FeCl3,需加入少量Al,其作用是 ▲ 。
(4)为测定制得的无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)的纯度,称取16.25 g无水AlCl3样品,溶于过量的NaOH溶液,过滤出沉淀物,沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重,残留固体质量为0.32 g。
①写出除杂过程中涉及的离子方程式 ▲ 、 ▲ 。
②AlCl3产品的纯度为 ▲ 。
(5)工业上另一种由铝灰为原料制备无水AlCl3工艺中,最后一步是由AlCl3·6H2O脱水制备无水AlCl3,实现这一步的方法是 ▲ 。