过渡元素及其化合物的应用研究是目前科学研究的前沿之一。试回答下列问题:
(1)原子序数小于36的过渡元素A和B,在周期表中位于同一族,且原子序数B比A多1,基态B原子中含有三个未成对电子。请写出B元素在周期表中的位置为 ,A2+在基态时外围电子(价电子)排布式为 。
(2)氯化铬酰(CrO2Cl2)熔点:-96 .5℃,沸点:117℃,能与CH3COCH3(丙酮)、CS2等互溶。则固态CrO2Cl2属于 晶体。已知CS2与NO2+互为等电子体,则1mol NO2+中含有π键数目为 。
(3)二氧化钛作光催化剂能将居室污染物甲醛、苯等有害气体可转化为二氧化碳和水,达到无害化。有关甲醛、苯、二氧化碳及水说法正确的是 。
a.水的沸点比甲醛高得多,是因为水分子间能形成氢键
b.甲醛、苯和二氧化碳中碳原子均采用sp2杂化
c.苯、二氧化碳是非极性分子,水和甲醛是极性分子
(4)Co3+有多种配合物,如Co(CN)63-、Co(NH3)4Cl2+ 等。铑(Rh)与钴属于同族元素,某些性质相似。现有铑的某盐组成为CsRh(SO4)2·4H2O,易溶解于水,向其水溶液中加入一定浓度的BaCl2溶液,无沉淀生成。请写出该盐溶解于水后的电离方程式: 。
(14分)研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。
(1)I2O5可使H2S、CO、HC1等氧化,常用于定量测定CO的含量。已知:
2I2(s) + 5O2(g)= 2I2O5(s) △H=-75.56 kJ·mol-1
2CO(g) + O2(g)= 2CO2(g) △H=-566.0 kJ·mol-1
写出CO(g)与I2O5(s)反应生成I2(s)和CO2(g)的热化学方程式: 。
(2)一定条件下,NO2与SO2反应生成SO3和NO两种气体。将体积比为1∶2的NO2、SO2气体置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是 。
a.体系压强保持不变 b.混合气体颜色保持不变
c.SO3和NO的体积比保持不变 d.每消耗1 mol SO2的同时生成1 molNO
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6,则平衡常数K= 。
(3)新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2,再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应。该技术的优点除了能回收利用SO2外,还能得到一种复合肥料,该复合肥料可能的化学式为 (写出一种即可)。
(4)如图是一种碳酸盐燃料电池(MCFC),以水煤气(CO、H2)为燃料,一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质。写出B极电极反应式 。
(5)工业上常用Na2CO3溶液吸收法处理氮的氧化物(以NO和NO2的混合物为例)。
已知:NO不能与Na2CO3溶液反应。
NO + NO2 + Na2CO3 = 2NaNO2 + CO2
2NO2 + Na2CO3 = NaNO2 + NaNO3 + CO2
①用足量的Na2CO3溶液完全吸收NO和NO2的混合物,每产生22.4L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加44g,则混合气体中NO和NO2的体积比为 。
②用Na2CO3溶液吸收法处理氮的氧化物存在的缺点是 。
(15分)Na2O2可用作漂白剂和呼吸面具中的供氧剂。
(1)某学习小组发现:在盛有Na2O2的试管中加入足量水,立即产生大量气泡,当气泡消失后,向其中滴入1~2滴酚酞试液,溶液变红;将试管轻轻振荡,红色很快褪去;此时再向试管中加入少量MnO2粉末,又有气泡产生。
①使酚酞试液变红是因为 ,红色褪去的可能原因是 。
②加入MnO2反应的化学方程式为 。
(2)Na2O2有强氧化性,H2具有还原性,有同学猜想Na2O2与H2能反应。为了验证此猜想,该小组同学进行如下实验,实验步骤和现象如下。
步骤1:按图示组装仪器(图中夹持仪器省略),检查气密性,装入药品;
步骤2:打开K1、K2,产生的氢气流经装有Na2O2的硬质玻璃管,一段时间后,没有任何现象;
步骤3:检验H2的纯度后,开始加热,观察到硬质玻璃管内Na2O2开始熔化,淡黄色的粉末变成了白色固体,干燥管内硫酸铜未变蓝色;
步骤4:反应后撤去酒精灯,待硬质玻璃管冷却后关闭K1。
①盛装稀盐酸的仪器名称 ;B装置的作用是 。
②必须检验氢气纯度的原因是 。
③设置装置D的目的是 。
④你得到的结论是 (若能反应请用化学方程式表示)。
(12分)纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,常用的制备方法有电化学法、湿化学法等。电化学法可用铜棒和石墨作电极,电解Cu(NO3)2稀溶液制备。湿化学法的制备过程为:在KOH溶液中加入一定量的CuSO4溶液,再加入一定量的还原剂——肼(N2H4),加热并保持温度在90℃。检验反应完全后,分离、洗涤、真空干燥得到固体样品。反应方程式为:4CuSO4 + N2H4 + 8KOH = 2Cu2O + N2↑+ 4K2SO4 + 6H2O
(1)电化学法制备Cu2O时,铜棒做 极,阴极生成Cu2O的电极反应式为 。
(2)湿化学法中,检验纳米Cu2O已经生成的实验方法是 。
(3)湿化学法得到的产品中常含有Cu。称取某产品1.76 g(设仅含Cu2O和Cu),加入足量的稀硝酸,充分反应后得到标准状况下的NO气体224mL,试计算产品中Cu2O的质量分数。
(15分)慢心律是一种治疗心律失常的药物,它的合成路线如下:
(1)由B→C的反应类型为 。
(2)C分子中有2个含氧官能团,分别为 和 (填官能团名称)。
(3)写出A与浓溴水反应的化学方程式 。
(4)由A制备B的过程中有少量副产物E,它与B互为同分异构体,E的结构简式为 。
(5)写出同时满足下列条件的D的一种同分异构体的结构简式: 。
①属于α-氨基酸;
②是苯的衍生物,且苯环上的一氯代物只有两种;
③分子中含有两个手性碳原子。
(6)已知乙烯在催化剂作用与氧气反应可以生成环氧乙烷()。写出以邻甲基苯酚()和乙醇为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下:
(12分)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下:
(1)写出浸取过程中Cu2S溶解的离子方程式 。
(2)回收S过程中温度控制在50℃~60℃之间,不宜过高或过低的原因是 、 。
(3)气体NOx 与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质,该反应的化学方程式为 ;向滤液M中加入(或通入)下列 (填字母)物质,得到另一种可循环利用的物质。
a.铁 b.氯气 c.高锰酸钾
(4)保温除铁过程中加入CuO的目的是 ;蒸发浓缩时,要用硝酸调节溶液的pH,其理由是 。