元素X和Y在元素周期表中位于相邻的两个周期,X与Y原子核外电子数之和为19,Y原子核内质子数比X多3个,则下列叙述不正确的是
A.X和Y的单质间形成的化合物的化学式可能是Y2X或Y2X2
B.元素X形成的化合物的种类比元素Y形成的化合物种类多
C.Y的单质与硫酸铜溶液反应时有气体放出并有蓝色沉淀生成
D.X和Y在自然界中只能以化合态存在
(12分)由徐光宪院士发起、院士学子同创的《分子共和国》科普读物最近出版了。全书形象生动地戏说了BF3、TiO2、CH3COOH、CO2、NO、二茂铁、NH3、HCN、 H2S、O3、异戊二烯和萜等众多“分子共和国”中的明星。
(1)写出Fe3+的电子排布式 。
(2)与CO2互为等电子体的一种离子为 (填化学式)。
(3)NH3分子中氮原子的杂化轨道类型是 。
(4)1 mol CH3COOH中含有的σ键的数目为 。
(5)TiO2的天然晶体中,最稳定的一种晶体结构如图,黑球表示 原子。
(6)二茂铁(C5H5)2Fe是Fe2+与环戊二烯基离子结合形成的小分子化合物(如上图),该化合物中Fe2+与环戊二烯基离子之间以 相结合(填字母)。
a.离子键
b.金属键
c.配位键
d.氢键
e.范德华力
(14分)目前正在研究和已经使用的储氢合金有镁系合金、稀土系合金等。
(1)已知:Mg(s)+H2(g)=MgH2(s) △H1=-74.5 kJ·mol-1
Mg2Ni(s)+2H2(g)=Mg2NiH4(s) △H2 =-64.4 kJ·mol-1
Mg2Ni(s)+2MgH2(s)=2Mg(s)+ Mg2NiH4(s) △H3,则△H3 = kJ·mol-1。
(2)工业上用电解熔融的无水氯化镁获得镁。其中氯化镁晶体脱水是关键工艺之一,一种氯化镁晶体脱水的方法是:先将MgCl2·6H2O转化为MgCl2·NH4C1·nNH3(铵镁复盐),然后在700℃脱氨得到无水氯化镁,脱氨反应的化学方程式为 。
(3)储氢材料Mg(AlH4)2在110~200℃的反应为:Mg(AlH4)2=MgH2+2Al+3H2↑。生成2.7gAl时,产生的H2在标准状况下的体积为 L。
(4)采用球磨法制备Al与LiBH4的复合材料,并对Al-LiBH4体系与水反应产氢的特性进行下列研究:
①下图为25℃水浴时每克不同配比的Al-LiBH4复合材料与水反应产生H2体积随时间变化关系图。由下图可知,下列说法正确的是 (填字母)。
a.25℃时,纯铝与水不反应
b.25℃时,纯LiBH4与水反应产生氢气
c.25℃时,Al-LiBH4复合材料中LiBH4含量越高,1000s内产生氢气的体积越大
②下图为25℃和75℃时,Al-LiBH4复合材料[w (LiBH4)=25%]与水反应一定时间后产物的X-射线衍射图谱(X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在,不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。
从图中可知,25℃时Al-LiBH4复合材料中与水完全反应的物质是 (填化学式)。
(5)储氢还可借助有机物,如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢:
①某温度下,向恒容密闭容器中加入环己烷,起始浓度为a mol·L-1,平衡时苯的浓度为b mol·L-1,该反应的平衡常数K= 。
②一定条件下,下图装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其它有机物)。生成目标产物的电极反应式为 。
(16分)绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法:
已知:室温下饱和H2S溶液的pH约为3.9,SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6;FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0,沉淀完全时的pH为5.5。
(1)通入硫化氢的作用是:
①除去溶液中的Sn2+离子
②除去溶液中的Fe3+,其反应的离子方程式为 ;操作II,在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是 。
(2)操作IV的顺序依次为: 、 、过滤、洗涤、干燥。
(3)操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其目的是:
①除去晶体表面附着的硫酸等杂质;
② 。
(4)测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是:
a.称取一定质量绿矾产品,配制成250.00mL溶液;
b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.01000 mol/LKMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL。滴定时发生反应的离子方程式为:5Fe2++MnO4—+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O)。
①用硫酸酸化的0.01000 mol/LKMnO4溶液滴定时,左手把握酸式滴定管的活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛注视 。
②判断此滴定实验达到终点的方法是 。
③若用上述方法测定的样品中FeSO4·7H2O的质量分数偏低(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有 。
(12分)过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)俗称固体双氧水,是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂。某兴趣小组制备过碳酸钠的制备流程如下:
(注:BC-1、BC-2均为稳定剂,其中BC-1是由异丙醇和三乙醇胺按一定比例混合而成)
(1)结晶过程中加入氯化钠、搅拌,作用是 。
(2)加入BC-2稳定剂与工业纯碱中含有的Fe3+ 杂质生成稳定的配合物的目的是 。
(3)洗涤抽滤产品,应选用合适的洗涤试剂是 (填写序号)。
A.饱和氯化钠溶液 B.水 C.异丙醇 D.碳酸钠饱和溶液
(4)工业上常以活性氧的质量分数[ω(活性氧)=16 n(H2O2) / m(样品) ×100﹪]来衡量过碳酸钠产品的优劣,ω≥13﹪为优等品。现将0.2000g某厂家生产的过碳酸钠样品(所含杂质不参与后面的反应)溶于水配成溶液,加入适量稀硫酸酸化,再加入足量KI,摇匀后静置于暗处,充分反应后加入少量淀粉试剂,用0.1000mol/LNa2S2O3溶液滴定到终点,消耗Na2S2O3溶液33.00mL。(已知:2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),通过计算判断样品是否为优等品(写出计算过程)。
(14分)下图所示为某一药物F的合成路线:
(1)A中含氧官能团的名称分别是 、 。
(2)步骤Ⅱ发生反应的类型是 。
(3)写出步骤Ⅲ的化学反应方程式 。
(4)写出同时满足下列条件的A的一种同分异构体的结构简式: 。
①不含甲基;
②是的衍生物,且环上只有一个取代基;
③能发生银镜反应和水解反应(不考虑的变化)。
(5)请参照上面合成路线,以间二甲苯、ClCH2COCl、(C2H5)2NH为有机原料(无机试剂任选)合成。
提示:①;
②合成路线流程图示例:。