二氧化硫是硫的重要化合物,在生产、生活中有广泛应用。二氧化硫有毒,并且是形成酸雨的主要气体。无论是实验室制备还是工业生产,二氧化硫尾气吸收或烟气脱硫都非常重要。完成下列填空:
(1)实验室可用铜和浓硫酸加热或硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫。
如果用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫,并希望能控制反应速度,上图中可选用的发生装置是 (填写字母)。
(2)若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36L(标准状况)二氧化硫,至少需要称取亚硫酸钠 g(保留一位小数);如果已有4.0%亚硫酸钠(质量分数),被氧化成硫酸钠,则至少需称取该亚硫酸钠 g(保留一位小数)。
(3)实验室二氧化硫尾气吸收与工业烟气脱硫的化学原理相通。
石灰—石膏法和碱法是常用的烟气脱硫法。石灰-石膏法的吸收反应为:SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O。吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化,反应为2CaSO3+O2+4H2O=2CaSO4·2H2O。其流程如下图:
碱法的吸收反应为SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O。碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高。其流程如下图:
已知:
试剂 | Ca(OH)2 | NaOH |
价格(元/kg) | 0.36 | 2.9 |
吸收SO2的成本(元/mol) | 0.027 | 0.232 |
石灰-石膏法和碱法吸收二氧化硫的化学原理相同之处是 。和碱法相比,石灰-石膏法的优点是 ,缺点是 。
(4)在石灰-石膏法和碱法的基础上,设计一个改进的、能实现物料循环的烟气脱硫方案(用流程图表示)。
能源、材料和信息是现代社会的三大“支柱”。
(1)目前,利用金属或合金储氢的研究已取得很大进展,下图是一种镍基合金储氢后的晶胞结构图。
① Ni原子的价电子排布式是 。
② 该合金储氢后,含1mol La的合金可吸附H2的数目为 。
(2)南师大结构化学实验室合成了一种多功能材料——对硝基苯酚水合物(化学式为C6H5NO3·1.5H2O)。实验表明,加热至94℃时该晶体能失去结晶水,由黄色变成鲜亮的红色,在空气中温度降低又变为黄色,具有可逆热色性;同时实验还表明它具有使激光倍频的二阶非线性光学性质。
①晶体中四种基本元素的电负性由大到小的顺序是 。
②对硝基苯酚水合物失去结晶水的过程中,破坏的微粒间作用力是 。
(3)科学家把NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体,已知其中阴离子与SO42-互为等电子体,且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构。该阴离子的电子式是 ,其中心原子N的杂化方式是 。
(4)在金刚石晶体的一个晶胞(如图1)中,含有 个碳原子。在二氧化硅晶体的一个晶胞中,含有 个化学键。原子晶体能否形成最密堆积结构,原因是 。
(5)铁晶体的晶胞结构(如图2):若铁原子的半径是r cm,则铁的密度是 。
(1)原料A是苯的最简单的同系物,其名称是 ;合成G的反应类型是 。
(2)写出B的结构简式 。
(3)写出反应D→E的化学方程式: 。
(4)杀灭菊酯的核磁共振氢谱共有 种峰。
(5)氨基酸X与I互为同分异构体,且X是萘( )的一取代物,含有碳碳叁键,X所有可能的结构共有 种。高聚物Y是由X通过肽键连接而成,Y的结构简式是 (只要求写一种)。
工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行,即煅烧、催化氧化、吸收。请回答下列问题:
(1)煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入 (填设备名称),其主要目的是 。
(2)催化氧化所使用的催化剂钒触媒(V2O5)能加快 二氧化硫氧化速率,此过程中产生了一连串的中间体(如图1)
其中a、c二步反应的化学方程式可表示为: 、 。
(3)550℃时,SO2转化为SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如图2所示,
则:将2.0mol SO2和1.0mol O2置于5L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10M Pa,A与B表示不同压强下的SO2转化率,通常情况下工业生产中采用常压的原因是: 。
(4)为循环利用催化剂,科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上。已知废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣,查阅资料知:VOSO4可溶于水,V2O5难溶于水,NH4VO3难溶于水。该工艺的流程如图如下:
则反应①②③④中属于氧化还原反应的是 (填数字序号),反应①的离子方程式为 ,该工艺中反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,沉钒率的高低除受溶液pH影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度。根据下图试建议控制氯化铵系数和温度: 、 。
Cu3N具有良好的电学和光学性能,在电子工业领域、航空航天领域、国防领域、通讯领域以及光学工业等领域中,发挥着广泛的、不可替代的巨大作用。
(1)与N3-含有相同电子数的三原子分子的空间构型是 。
(2)Cu具有良好的导电、导热和延展性,请解释Cu具有导电性的原因 。
(3)在Cu的催化作用下,乙醇可被空气氧化为乙醛,乙醛分子中碳原子的杂化方式是__________,乙醛分子中H—C—O的键角__________乙醇分子中的H—C—O的键角(填“大于”、“等于”或“小于”)。
(4)Cu+的核外电子排布式为 ,其在酸性溶液中不稳定,可发生歧化反应生成Cu2+和Cu,但CuO在高温下会分解成Cu2O,试从结构角度解释高温下CuO为何会生成Cu2O 。
(5)[Cu(H2O)4]2+为平面正方形结构,其中的两个H2O被Cl-取代有两种不同的结构,试画出[Cu(H2O)2(Cl)2]具有极性的分子的结构式 。
(6)Cu3N的晶胞结构下图所示:
N3-的配位数为__________,Cu+半径为apm,N3-半径为b pm,Cu3N的密度__________g/cm3。(阿伏加德罗为常数用NA表示)
苯酚是一种重要的化工原料。以苯酚为主要起始原料,经下列反应可制得香料M和高分子化合物N。(部分产物及反应条件已略去)
(1)B的官能团名称_____________。苯酚与浓溴水反应生成白色沉淀,可用于苯酚的定性检验和定量测定,反应的化学方程式为 。
(2)已知C的分子式为C5H12O,C能与金属Na反应,C分子中有3中不同化学环境的氢原子,则M的结构简式为 。
(3)生成N的反应的化学方程式 ,反应类为 。
(4)以苯酚为基础原料也可以合成防腐剂F,已知F的相对分子质量为152,其中氧元素的质量分数为31.58%,F完全燃烧只生成CO2和H2O,则F的分子式是 ;
已知F具有如下结构特征:
①分子结构中含有苯环,能与NaHCO3溶液反应,但不能发生水解反应;
②分子结构中不存在“-O-O-”的连接方式。
符合上述条件的F的同分异构体有 种,其中核磁共振氢谱显示其分子中含有4种不同的氢原子的是 (写结构简式)