(12分)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.尿素(H2NCONH2)可用于制有机铁肥,主要代表有 [Fe(H2NCONH2)6](NO3)3 [三硝酸六尿素合铁(Ⅲ)]。
⑴基态Fe3+的核外电子排布式为 ▲ 。C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 ▲ 。
⑵尿素分子中C、N原子的杂化方式分别是 ▲ 。
⑶[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3中“H2NCONH2”与Fe(Ⅲ)之间的作用力是 ▲ 。与NO3—互为等电子体的一种化合物是 ▲ (写化学式)。
⑷CO2和NH3是工业上制备尿素的重要原料,固态CO2(干冰)的晶胞结构如右图所示。
② 1个CO2分子周围等距离且距离最近的CO2分子有 ▲ 个。
②铜金合金的晶胞结构与干冰相似,若顶点为Au、面心为Cu,则铜金合金晶体中Au与Cu原子数之比为是 ▲ 。
B.脱氢醋酸是一种难溶于水的低毒、高效广谱抗菌剂,可由乙酰乙酸乙酯经脱醇缩合而成,反应原理为:
实验步骤如下:
①在反应器中加入乙酰乙酸乙酯、少量催化剂和数粒沸石,在瓶口安装分馏装置。
②低温加热(不超过85℃)60~70min;然后大火加热蒸出乙醇。
③将反应液趁热倒入烧杯中,冷却到室温,有柠檬黄色晶体析出。
④将柠檬黄色晶体转移至圆底烧瓶B中,加水15mL,滴入1滴硫酸,进行水蒸气蒸馏(如图所示)。从水蒸气蒸馏液中经抽滤可分离出脱氢醋酸,再烘干即得成品。
步骤①中加入沸石的目的是 ▲ 。
步骤②中,在60~70min内低温加热的目的是 ▲ ,然后大火加热蒸出乙醇的目的是 ▲ 。
步骤④中水蒸气蒸馏装置中烧瓶A的作用是 ▲ ,玻璃管的作用是 ▲ 。
用测得相对分子质量的方法,可以检验所得产物是否纯净,测得相对分子质量通常采用的仪器是 ▲ 。
(12分)某氮肥NH4HCO3中混有少量(NH4)2CO3,现采用下列方案测定该氮肥中(NH4)2CO3的质量分数:称取5.7 g上述样品与2.0 mol/L NaOH溶液混合,完全溶解后,低温加热使其充分反应(该温度下铵盐不分解),并使生成的氨气全部被硫酸吸收,测得氨气的质量与所用NaOH溶液体积的关系如图所示:
请回答下列问题:
⑴A点前样品与NaOH反应的离子方程式为 ▲ 。
⑵为使生成的氨气被硫酸吸收时不发生倒吸,可以选用下列装置中的 ▲ 。
⑶样品中(NH4)2CO3的质量分数是 ▲ %(保留一位小数)。
⑷当V[NaOH(aq)]=50 mL时,生成NH3的质量为 ▲ 。
(15分)甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便,是一种重要的化工原料,有着重要的用途和应用前景。
⑴工业生产甲醇的常用方法是:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.8 kJ/mol。
已知:2H2(g)+ O2(g)= 2H2O (l) △H=-571.6 kJ/mol
H2(g) +O2(g) = H2O(g) △H=-241.8 kJ/mol
①H2的燃烧热为 ▲ kJ/mol。
②CH3OH(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)的反应热△H= ▲ 。
③若在恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有 ▲ 。(填字母)
A.CO百分含量保持不变
B.容器中H2浓度与CO浓度相等
C.容器中混合气体的密度保持不变
D.CO的生成速率与CH3OH的生成速率相等
⑵工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种:
①甲醇蒸汽重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),此反应能自发进行的原因是 ▲ 。
②甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2—ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如图所示。则当n(O2)/n(CH3OH)=0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应方程式为 ▲ ;在制备H2时最好控制n(O2)/n(CH3OH)= ▲ 。
⑶在稀硫酸介质中,甲醇燃料电池负极发生的电极反应式为 ▲ 。
(12分)下列框图涉及到的物质所含元素中,除一种元素外,其余均为1~18号元素。
已知:A、F为无色气体单质,B为具有刺激性气味的气体,C为黑色氧化物,E为红色金属单质(部分反应的产物未列出)。请回答下列问题:
⑴D的化学式为 ▲ ;F的电子式为 ▲ 。
⑵A与B生成D的反应在工业上是生产 ▲ 的反应原理之一。
⑶E与G的稀溶液反应的离子方程式为 ▲ 。
⑷B和C反应的化学方程式为 ▲ 。
⑸J、K是同种金属的不同氯化物,K为白色沉淀。写出SO2还原J生成K的离子方程式 ▲ 。
(15分)PTT是近几年来迅速发展起来的新型热塑性聚酯材料,具有优异性能,能作为工程塑料、纺织纤维和地毯等材料而得到广泛应用。其合成路线可设计为:
其中A、B、C均为链状化合物,A能发生银镜反应,C中不含甲基,1mol C可与足量钠反应生成22.4 L H2(标准状况)。请回答下列问题:
⑴A中所含官能团的名称为 ▲ ,B的结构简式为 ▲ 。
⑵由物质C与D反应生成PTT的化学方程式为 ▲ ,反应类型为 ▲ 。
⑶分子式为C4H6O、与A互为同系物的同分异构体有 ▲ 种。
⑷请补充完整下列以CH2=CHCH3为主要原料(无机试剂任用)制备CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(须注明反应条件)。
(14分)工业上常回收冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),并用来生产Zn(NO3)2·6H2O晶体,其工艺流程为:
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物 |
Al(OH)3 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Cu(OH)2 |
Zn(OH)2 |
开始沉淀的pH |
3.3 |
1.5 |
6.5 |
4.2 |
5.4 |
沉淀完全的pH |
5.2 |
3.7 |
9.7 |
6.7 |
8.0 |
⑴在“酸浸”步骤中,为提高锌的浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取的措施是 ▲ 。
⑵上述工艺流程中多处涉及“过滤”,实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有 ▲ 。
⑶在“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,H2O2与Fe2+反应的离子方程式为 ▲ 。为使Fe(OH)3 、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为 ▲ 。检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是 ▲ 。
⑷加入Zn粉的作用是 ▲ 。“操作A”的名称是 ▲ 。