(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)
(1)Fe2+在基态时,核外电子排布式为 。
(2)羟胺(NH2OH)中采用sp3杂化的原子有 ,羟胺熔沸点较高,是因为分子间存在较强的 。
(3)Fe2+与邻啡罗啉形成的配合物(形成过程如图1)中,配位数为 。
(4)根据价层互诉理论,C1O4—空间构形为 。
(5)铁能与氮形成一种磁性材料,其晶胞结构如图2,则该磁性材料的化学式为 。
B.生物柴油是高级脂肪酸甲酯,可由油脂与甲醇通过取代反应(酯交换,生成新酯和新醇)得到,用菜籽油制备生物柴油的步骤如下:
①将三口烧瓶和锥形瓶做干燥处理,先向三口烧瓶中加入20g菜籽油,再称取40g正已烷(约61mL)。
②称取甲醇4.6g(约5.8mL)放到锥形瓶中,然后称取0.2g氢氧化钠固体并使之溶解,然后加到三口烧瓶中。
③如下图所示安装三口烧瓶。
④恒温水浴加热,使温度保持在60—65℃左右,搅拌1.5—2h。
⑤停止加热后,冷却,取出三口烧瓶,静置、分液,上层
为生物紫油,正已烷和甲醇,下层主要为甘油。
⑥用温水洗涤制得的生物柴油3—4次。
⑦将水洗后的溶液倒入圆底烧瓶中,蒸馏,温度保持在
120℃左右,直至无液体蒸出后,烧瓶中剩余的液体主要即为
生物柴油。
(1)氢氧化钠的作用是 。
(2)正已烷的作用是 。
(3)图中冷凝管的作用是 。
(4)步骤⑤分液,用到的主要的一种玻璃仪器是 (写名称)
(5)确定步骤⑥已洗涤干净的方法是 。
(6)酸价(1g油酯的游离脂肪酸所需氢氧化钾的毫克数)的测定
a. 称取均匀试样Wg注入锥形瓶中,加入石油醚—乙醇混合液25mL,摇动锥形瓶使试样溶解。
b.滴入3滴酚酞,用0.100 mol/L KOH溶液滴定至出现微红色且保持30s不消失,消耗KOH溶液VmL。
则该生物柴油的酸价为 (用含W、V的代数式表示)
(14分)钢铁生产中的尾气易造成环境污染,清洁生产工艺可消减污染源并充分利用资源。已知:
①3Fe2O2(s)+CO(g)2Fe3O2(s)+ CO2(g) △H=—47kJ/mol
②Fe3O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △H=—25kJ/mol
③Fe3O\4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g) △H=+19kJ/mol
(1)试计算反应:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的△H= 。已知1092℃该反应的平衡常数为0.357,则1200℃时该反应的平衡常数 0.357(填“>”“=”或“<”),在1L的密闭容器中,投入7.2gFeO和0.1molCO2加热到1092℃并保持该温度,反应达平衡后,气相中CO气体所占的体积分数为 。
(2)炼钢尾气净化后,可直接作熔融碳酸盐燃料电池(工作原理如右图)的燃料,则负极的电极反应为 。
(3)转炉炼钢,尾气中CO体积分数达58%—70%,某钢厂先用NaOH吸收CO生成甲酸钠,再吸收SO2生成保险粉(Na2S2O3),试写出甲酸钠和氢氧化钠混合溶液与SO2生成保险粉同时生成二氧化碳的化学方程式 。
(4)在550—650℃时,尾气烟尘中的Fe2O3与CO及H2气体可用于合成炼钢原料Fe3C,该反应的化学方程式为 。
(5)目前我国大多数企业是将CO转换为H2,然后用H2与N2反应合成氮,若收集到3360m2尾气,其中CO体积分数为60%,由于循环操作,假定各步转化率均为100%,理论上可获得NH3 1。
(15分)氯酸钾是无机盐工业的重要产品之一,可通过反应:NaC1O3+KC1
KC1O3↓+NaC1制取。
(1)实验室制取氯酸钠可通过反应:3C12+6NaOH5NaC1+NaC1O3+3H2O,今在—5℃的NaOH溶液中通入适量C12(平衡常数K=1.09×1012),此时C12的氧化产物主要是 ;将溶液加热,溶液中主要离子浓度随温度的变化如右图所示,图中A、B、C依次表示的离子是 。
(2)工业上制取氯酸钠采用在热的石灰乳通入氯气,然
后结晶除去氯化钙后,再加入一种钠盐,合适的钠盐是
。
(3)北美、欧洲国家生产氯酸钠用二级精制盐水。采用
无隔膜电解法获得,生产过程中涉及的主要的化学反应式如下:
总反应式:NaC1+3H2ONaC1O3+3H2↑
阳极:2C1——2e—
C12↑阴极:2H2O+2e—
H2↑+2OH—
液相反应:C12+H2OHC1O+H++C1— HC1OH++C1O—
2HC1O+CO— C1O3—+2C1—+2H+
① 精制食盐水时,要除去其中的Ca2+、Mg2+及SO42—并得到中性溶液,依次加入的化学试剂
② 是 、 、 ;过滤,滤液中再加入适量的稀盐酸,得一级精制盐水再经离子交换处理或膜处理得到二级精制盐水。
②电解时,必须在食盐水中加入Na2Cr2O2,其目的是防止 (填离子符号)电解过程中在阴极上放电。
(4)若NaC1O2与KC1的混合溶液中NaC1O3与KC1的质量分数分别为0.290和0.203(相关物质的溶解度曲线如右图)。从混合溶液中获得较多KC1O3晶体的实验操作依次
为 (填操作名称)、干燥。
(5)样品中C1O3—的含量可用滴定法进行测定,实验步骤
如下:
步骤1:准确称取样品ag(约2.20g),经溶解、定容等步骤准确配制1000mL溶液。
步骤2:从上述容量瓶中取出10.00mL于锥形瓶中,准确加入25mL1000mol/L(NH4)2Fe(SO4)2。溶液(过量),加入75mL硫酸和磷酸配成的混酸,静置10min。
步骤3:再在锥形瓶中加入100mL蒸馏水及某种氧化还原反应指示剂,用0.200mol/LK2Cr2O2标准溶液滴定至终点。
步骤4: 。
步骤5:数据处理与计算。
①步骤2,静置10min的目的是 。
②步骤3中K2Cr2O2标准溶液应盛放在 中(填仪器名称)。
③为了确定样品中C1O2—的质量分数,步骤4的操作内容是 。
(12分)全矾液流电池是一种新型电能储存和高效转化装置,其电解质溶液为VOSO4溶液,该电解质溶液可通过下列方法制取:将18.2gV2O5和30mL浓H2SO4加入到40mL水中,并在充分搅拌下在水浴上加热20min。向溶液中加水稀释至375mL,通SO2至悬浮液变成深蓝色溶液。将此溶液蒸发浓缩至原体积的五分之一,通入足量的CO2。再将溶液煮沸后,用稀释至1000mL,全矾液流电池的工作原理为VO2++H2O+V2+ +V2++2H+。 (1)通入SO2发生反应的化学方程式为 。
(2)通入SO2的目的是 。
(3)全矾液流电池充电时,阳极的电极反应式为 。
(4)某溶液中含有VO2+、Cr2O32—,现向此溶液中滴入29.00mL0.1mol/L的FeSO4溶液,恰好使VO2+ →VO2+,Cr2O32—→ Cr3+。再滴入2.00mL,0.020mol/LKMnO2溶液,又恰好使VO2+ →VO2+,而Cr3+不变,试求溶液中Cr的质量(mg).
(15分)紫草素类化合物是中药紫草的有效成分之一,具有很好的药用价值。一种合成紫草素类化合物(G)的合成路线如下:
已知:CH3(CH2)4BrCH3(CH2)3CH2MgBr
(1)在空气中久置,A可由白色转变为橙黄色,其原因是 。
(2)A→B过程中需加入K2CO3粉末,其主要作用是 ;提纯B时,采用先蒸发,再在剩余液中加入适量水过滤,最后用热水洗涤,其目的是 。
(3)C→D的反应类型是 ;G中所含含氧官能团有 、 (写官能团名称)。
(4)写出符合下列条件的A的一种同分异构体的结构简式: (只写一种)。
①有一个苯环②能发生银镜反应,与FeC13溶液能发生显色反应③除苯环外,含有3种不同的官能团④该分子核磁共振氢谱有5种不同的峰,且峰值比为1:1:2:2:2
(5)写出以苯、乙醇为原料制备苯丙酮()的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下:CH3CH2OH
(12分)白炭黑(SiO2·H2O)广泛用于橡胶、涂料、印刷等行业,可用蛇纹石[主要成分为Mg(SiO10)(OH)3]来制取,其主要工艺流程如下:
(1)蛇纹石用氧化物形式可表示为 。
(2)碱浸时,为提高其中硅酸盐的浸取率,除采用合适的液固比和循环浸取外,还可采用的方法有① ;② (任举两种)。
(3)过滤1得到的滤液的主要成分是 。
(4)沉淀时加入氯化钠溶液的作用可能是 。
(5)洗涤时,如保证明产品已洗涤干净? 。