随着社会的发展,人们日益重视环境问题、节能减排,下列说法不正确的是
A.绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工农业生产等对环境的污染
B.大力开发和应用氢能源有利于实现“低碳经济”
C.吸烟不会造成室内PM2.5污染
D.采用催化转换技术将汽车尾气中的NOx和CO转化为无毒气体
(12分)【选做题】本题包括A、B两小题,请选定其中一小题,并在相应的答题区域内作答。若多做,则按A小题评分。
A.[物质结构与性质]
下表为元素周期表的一部分,其中的字母代表相应的元素。
a |
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(1)元素h的四价阳离子的外围电子排布式为 。
(2)元素c、d、e、f的第一电离能(I1)由小到大的顺序为 。(用相应元素的元素符号表示)
(3)表中所列的元素之间可以形成多种无机化合物和有机化合物,则它们形成的化合物之一——邻甲基苯甲醛的分子中碳原子轨道的杂化类型为 。
1 mol 苯甲醛分子中含有σ键的数目为 。
(4)元素d与e形成的化合物常用于制作 材料,其原因是 。
(5)表中有关元素形成的一种离子和单质d3互为等电子体,则该离子的化学式为 。
(6)元素I的合金可用来储存a的单质,该合金的晶胞结构如图所示,则此合金的化学式为 。
(14分)甲醇是重要的化工原料,在工业生产上的应用十分广泛。
(1)利用太阳能或生物质能分解水制H2,然后可将H2与CO2转化为甲醇。已知:
光催化制氢:2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.5 kJ/mol ①
H2与CO2耦合反应:3H2(g)+CO2(g)===CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-137.8 kJ/mol ②
则反应:2H2O(l)+CO2(g) = CH3OH(l)+3/2O2(g)的ΔH= kJ/mol。
你认为该方法需要解决的技术问题有 (填字母)。
a. 开发高效光催化剂
b. 将光催化制取的H2从反应体系中有效分离,并与CO2耦合催化转化
c. 二氧化碳及水资源的来源供应
(2)工业上由甲醇制取甲醛的两种方法如下(有关数据均为在298 K时测定):
反应I:CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) ΔH1=+92.09kJ/mol,K1=3.92×10-11。
反应II:CH3OH(g)+1/2O2(g)=HCHO(g)+H2O(g) ΔH2=-149.73 kJ/mol,K2=4.35×1029。
①从原子利用率看,反应 (填“I”或“II”。下同)制甲醛的原子利用率更高。从反应的焓变和平衡常数K值看,反应 制甲醛更有利。
②下图是甲醇制甲醛有关反应的lgK(平衡常数的对数值)随温度T的变化。图中曲线(1)表示的是反应 。
(3)污水中的含氮化合物,通常先用生物膜脱氮工艺进行处理,在硝化细菌的作用下将NH4+氧化为NO3-(2NH4++3O2=2HNO2+2H2O +2H+;2HNO2 +O2=2HNO3)。然后加入甲醇,甲醇和NO3-反应转化为两种无毒气体。
①上述方法中,1 g铵态氮元素转化为硝态氮元素时需氧的质量为 g。
②写出加入甲醇后反应的离子方程式: 。
(4)甲醇燃料电池的工作原理如图所示,则该电池负极的电极反应式为 。
(15分)某研究小组用黄铜矿(主要成分是CuFeS2,其中S为-2价)为主要原料炼铜,其总反应为:2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2。事实上该反应是按如下流程分步进行的:
(1)氧化Ⅰ的反应主要是煅烧生成的硫化亚铁被进一步氧化为氧化亚铁,并与二氧化硅反应生成矿渣。矿渣的主要成分是 (填化学式)。
(2)据报道,有一种细菌在氧气存在下可以将黄铜矿氧化成硫酸盐,反应是在酸性溶液中发生的。该反应的化学方程式为 。
(3)我国学者研究发现,以精CuFeS2矿为原料在沸腾炉中与O2(空气)反应,生成物冷却后经溶解、除铁、结晶,得到CuSO4·5H2O,生产成本能够降低许多。有关实验结果如下表:
沸腾炉温度/℃ | 560 | 580 | 600 | 620 | 640 | 660 |
水溶性Cu/% | 90.12 | 91.24 | 93.50 | 92.38 | 89.96 | 84.23 |
酸溶性Cu/% | 92.00 | 93.60 | 97.08 | 97.82 | 98.16 | 98.19 |
①CuFeS2与O2反应的化学方程式为 。
②实际生产过程中沸腾炉温度为600~620 ℃。则控制温度的方法是 。
③当温度高于600~620 ℃时,生成物中水溶性铜下降的原因是 。
④生成物冷却后的除铁的实验操作方法主要是 。已知在溶液中,Cu2+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.7、6.7,Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.1、3.2;如果制得的硫酸铜溶液中含有少量的Fe3+,请写出除去溶液中Fe3+的实验操作步骤: 。
(12分)Na2S2O3(俗称保险粉)在医药、印染中应用广泛,可通过下列方法制备:取15.1 gNa2SO3溶于80.0 mL水。另取5.0 g硫粉,用少许乙醇润湿后加到上述溶液中。小火加热至微沸,反应1小时后过滤。滤液在100℃经蒸发、浓缩、冷却至10℃后析出Na2S2O3·5H2O。
(1)加入的硫粉用乙醇润湿的目的是 。
(2)滤液中除Na2S2O3和可能未反应完全的Na2SO3外,最可能存在的无机化合物杂质是 ;其检测的方法是:取出少许溶液,加盐酸至酸性后,过滤除去S,再加BaCl2溶液。则加入的盐酸发生两个反应的化学方程式为:
Na2SO3+2HCl=SO2↑+H2O+2NaCl; 。
(3)某环境监测小组用含0.100 mol·L-1Na2S2O3溶液[含少量的Na2SO3,且n(Na2S2O3) ∶n(Na2SO3)
= 5∶1]测定某工厂废水中Ba2+的浓度。他们取废水50.0 mL,控制适当的酸度加入足量的K2Cr2O7溶液,得BaCrO4沉淀;沉淀经洗涤、过滤后,用适量的稀硫酸溶解,此时CrO42-全部转化为Cr2O72-;再加过量KI溶液,充分反应后,用上述Na2S2O3溶液进行滴定,反应完全时,测得消耗Na2S2O3溶液的体积为36.0 mL。
(已知有关反应的离子方程式为:①Cr2O72-+6I-+14H+ 2Cr3++3I2+7H2O;
②I2+2S2O32- 2I-+S4O62-;③I2+SO32-+H2O 2I-+SO42-+2H+)
则滴定过程中可用 作指示剂。计算该工厂废水中Ba2+的物质的量浓度。
(15分)化合物莫沙朵林(F)是一种镇痛药,它的合成路线如下(其中的THF是有关反应的催化剂):
(1)化合物C中的含氧官能团的名称为 、 。化合物E的分子中含有的手性碳原子数为 。1 mol F最多可与 mol NaOH反应。
(2)化合物C与新制氢氧化铜的悬浊液反应的化学方程式为 。
(3)写出同时满足下列条件的E的一种同分异构体的结构简式: 。
Ⅰ.分子的核磁共振氢谱图(1H核磁共振谱图)中有4个峰;Ⅱ.能发生银镜反应和水解反应;Ⅲ.能与FeCl3溶液发生显色反应,且与溴水反应。
(4)已知E+X→F为加成反应,则化合物X的结构简式为 。
(5)已知:化合物G(结构如右下图所示)是合成抗病毒药阿昔洛韦的中间体。请写出以OHCCH(Br)CH2CHO
和1,3—丁二烯为原料制备G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: