(12分)[选做题]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.铁是地壳中含量较丰富的元素,仅次于氧、硅、铝元素,其单质及合金是在生产生活中应用广泛的金属材料。化学上常用KSCN溶液等来检验溶液中是否存在Fe3+。
(1)Fe3+离子基态的电子排布式可表示为 。
(2)一种铁晶体的晶胞属于体心立方堆积,则该晶胞中所包括的铁原子的个数是 。
(3)C、N两种元素的简单气态氢化物的热稳定性由强到弱的顺序为 。
(填化学式)
(4)C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 。(填元素符号)
(5)离子化合物Fe2O3的熔点高于KC1的熔点的原因是 。
(6)据报道:由Q、X、Z三种元素形成的一种晶体具有超导性,其晶体结构如右图所示。晶体中距每个X原子周围距离最近的Q的原子的个数是 。
(14分)碳氧化物和氨氧化物在工业生产中有着广泛应用。
(1)工业上利用CO和H2在催化剂存在下合成甲醇。
主反应:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=-91kJ.mo1-1
副反应:2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-206 kJ.mo1-1
①反应2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)的△H= kJ.mo1-。
②工业中常用醇为燃料制成燃料电池(如右图所示),通入甲醇的电极是 极(填“正”或“负”);该电池的正极反应式为 。
(2)氮氧化物进入大气后,可形成硝酸型酸雨和光化学烟雾,必须对其进行处理。
①用过量的NaOH溶液吸收NO2气体,所得的溶液中除了含有NaOH,还含有 。
②为避免污染,常给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有催化剂,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如右图所示。写出净化过程中的总化学反应方程式: 。
③某工厂排出的尾气中NOx的含量为0.56%(体积分数),用氨气可以将其转化为无害气体,发生的反应为:6NOx+4xNH3=(3+2x)N2+6xH2O若处理1×L(标准状况)该尾气需42.5gNH3,则x= 。
(15分)某探究小组废弃的印刷线路板(含Cu、A1少量Au、Pt等金属的混合物)回收Cu并制备硫酸铝晶体[A12(SO4)3.18H2O],设计路线如下:
(1)过滤时所需要的玻璃仪器有玻璃棒、 、 。
(2)实验时需对滤渣2进行洗涤,判断洗涤是否干净的实验操作方法是 。
(3)为确定加入铁粉的量,实验中需测定滤液1中Cu2+的量。实验操作为:除去H2O2;准确量取一定体积滤液1于带塞锥形瓶中,加水稀释,调节溶液pH=3-4,加入过量KI-淀粉溶液,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式:
①滴定管在注入Na2S2O3标准溶液之前,要先用蒸馏水洗净,再用 。
②滴定终点观察到的现象为 。
③若滴定前溶液中的H2O2没有除尽,所测定的含量将会 (填“偏高”、“偏
低”或“不变”)
(4)由滤液2制取硫酸铝晶体,探究小组设计了如下二种方案:
甲:
乙:
①操作③的实验步骤依次为:蒸发浓缩: 、 、洗涤。
②从原子利用率角度考虑, 方案更合理。(填“甲”或“乙”)
(5)他们查阅了资料,认为通过先氧化、再调节溶液pH也可将滤液2中的除去。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mo1.L-1计算)。
|
开始沉淀的pH |
沉淀完全的pH |
Fe3+ |
1.1 |
3.2 |
Fe2+ |
5.8 |
8.8 |
A13+ |
3.8 |
5.2 |
①氧化需加入H2O2而不用C12的原因是 。
②调节溶液pH约为 。
(12分)KMnO4是一种用途广泛的氧化剂,可由软锰矿(主要成分为MnO2)通过下列方法制备:①软锰矿与过量KOH、KC1O3固体熔融生成K2MnO4;②溶解、过滤后将滤液酸化,使K2MnO4完全转变为MnO2和KMnO4;③滤去MnO2,将滤液浓缩、结晶得深紫色的KMnO4产品。
(1)制备过程中,为了提高原料的利用率,可采取的措施是 。
(2)滤液酸化时,K2MnO4转变为MnO2和KMnO4的离子方程式是 。
(3)测定KMnO4产品的纯度可用标准Na2S2O3溶液进行滴定
①配制250mL0. 标准Na2S2O3溶液,需准确称取Na2S2O3固体的质量
g.
②取上述制得的KMnO4产品0.316g,酸化后用标准Na2S2O3溶液进行滴定,滴定至终点消耗Na2S2O3溶液12.00mL。计算该KMnO4产品的纯度。(有关离子方程式为:
(15分)化合物F是有效的驱虫剂。其合成路线如下:
(1)化合物A的官能团为 和 。(填官能团的名称)
(2)反应③的反应类型是 。
(3)在B—C的转化中,加入化合物X的结构简式为 。
(4)写出同时满足下列条件的E(C10H16O2)的一种同分异构体的结构简式: 。
Ⅰ.分子中含有六元碳环;Ⅱ.分子中含有两个醛基。
(5)已知:
化合物是合成抗癌药物白黎芦醇的中间体,请写出以
和为原料制备该化合物的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下:
(12分)无水A1C13可用作有机合成的催化剂,食品膨松剂等。工业上由铝土矿(主要成分是A12O3和Fe2O3)和石油焦(主要成分是碳单质)制备无水A1C13的流程如下
(1)在焙烧炉中发生反应:①
②。则反应②的平衡常数的表达式为K= 。
(2)氯化炉中A12O3,C12和C在高温下反应的化学方程式为 ;其炉气中含有大量CO和少量C12,可用 溶液除去C12,并回收CO。
(3)升华器中主要含有A1C13和FeC13,需加入一定量A1,其目的是 。
(4)工业上另一种由铝灰为原料制备无水A1C13工艺中,最后一步是由A1C136H2O脱去结晶水制备无水A1C13,直接加热不能得到无水A1C13,其原因是 。已知SOC12为无色液体且极易与水反应生成HC1和SO2,A1C136H2O与SOC12混合加热可制取无水A1C13,写出该反应的化学方程式: