(12分)【选做题】本题包括A、B两小题,请选定其中一小题作答。若多做,则按A小题评分。
A.【物质结构与性质】
利用工业废铁粉(主要成为Fe3O4、Fe)与硫酸反应可制备硫酸盐。
(1)Fe2+基态核外电子排布式为________。
(2)FeSO4隔绝空气受热分解生成SO2、SO3、Fe2O3。SO2分子的空间构型为__________,其中S原子的杂化类型为________。与SO3互为等电子体的离子与分子分别为________、________(填化学式)。
(3)苯酚可以与Fe3+发生显色反应。1 mol苯酚中含有σ键的数目为________。
(4)Fe3O4具有反尖晶石结构。某化合物MgxAlyOz与反尖晶石结构相仿,其结构如下图所示,它是由下列A、B方块组成。该化合物的化学式为________。
(14分)大气污染越来越成为人们关注的问题,烟气中的NOx必须脱除(即脱硝)后才能排放。
(1)已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-890.3 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)===2NO(g);ΔH=+180 kJ·mol-1
CH4可用于脱硝,其热化学方程式为CH4(g)+4NO(g)===CO2(g)+2N2(g)+2H2O(l),ΔH=________。
(2)C2H4也可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中Cu2+负载量对其NO去除率的影响,控制其他条件一定,实验结果如图1所示。为达到最高的NO去除率,应选择的反应温度和Cu2+负载量分别是________。
(3)臭氧也可用于烟气脱硝。
①O3氧化NO结合水洗可产生HNO3和O2,该反应的化学方程式为____。
②一种臭氧发生装置原理如图2所示。阳极(惰性电极)的电极反应式为________。
(4)图3是一种用NH3脱除烟气中NO的原理。
①该脱硝原理中,NO最终转化为________(填化学式)和H2O。
②当消耗2 mol NH3和0.5 mol O2时,除去的NO在标准状况下的体积为________。
(5)NO直接催化分解(生成N2与O2)也是一种脱硝途径。在不同条件下,NO的分解产物不同。在高压下,NO在40 ℃下分解生成两种化合物,体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图4所示。写出Y和Z的化学式:____。
(15分)工业上以浓缩海水为原料提取溴的部分流程如下:
已知:Br2常温下呈液态,易挥发,有毒;3Br2+3CO32-===5Br-+BrO3- +3CO2。
(1)上述流程中,步骤①~③的目的是________。
(2)反应釜2中发生反应的离子方程式为____________。
(3)实验室使用右图所示装置模拟上述过程。A装置中先通入Cl2一段时间后,再通入热空气。通入热空气的目的是____________;B装置中导管D的作用是________;C装置中溶液X为________。
(4)对反应后烧瓶B中的溶液进行如下实验,请补充完整相关实验步骤。
限选用的试剂为:稀硫酸、四氯化碳、澄清石灰水。
①检验烧瓶B的溶液中是否含有CO32-。
取烧瓶B中的溶液适量,加入试管中,再加入过量的稀硫酸酸化;____。
②提取反应后烧瓶B溶液中的溴单质。
向烧瓶B中加入过量的稀硫酸酸化;____。
(12分)碱式次氯酸镁[Mga(ClO)b(OH)c·xH2O]是一种有开发价值的微溶于水的无机抗菌剂。为确定碱式次氯酸镁的组成,进行如下实验:
①准确称取1.685 g碱式次氯酸镁试样于250 mL锥形瓶中,加入过量的KI溶液,用足量乙酸酸化,用0.800 0 mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点(离子方程式为2S2O32-+I2===2I-+S4O),消耗25.00 mL。
②另取1.685 g碱式次氯酸镁试样,用足量乙酸酸化,再用足量3%H2O2溶液处理至不再产生气泡(H2O2被ClO-氧化为O2),稀释至1 000 mL。移取25.00 mL溶液至锥形瓶中,在一定条件下用0.020 00 mol·L-1的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Mg2+(离子方程式为Mg2++H2Y2-===MgY2-+2H+),消耗25.00 mL。
(1)步骤①需要用到的指示剂是________。
(2)步骤②若滴定管在使用前未用EDTA标准溶液润洗,测得的Mg2+物质的量将________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(3)通过计算确定碱式次氯酸镁的化学式(写出计算过程)。
(15分)有机物H是一种新型大环芳酰胺的合成原料,可通过以下方法合成:
已知:①苯胺()有还原性,易被氧化;
②硝基苯直接硝化主要产物为间二硝基苯。
(1)写出A中含氧官能团的名称:________和________。
(2)写出F的结构简式:________。
(3)步骤④和步骤⑥的目的是____。
(4)写出一种符合下列条件的化合物C的同分异构体的结构简式:____。
①分子中含有2个苯环;
②能与FeCl3溶液发生显色反应;
⑧分子中有3种不同化学环境的氢原子。
(5)对苯二胺)是一种重要的染料中间体。根据已有知识并结合相关信息,写出以苯、(CH3CO)2O及CH3COOH为主要有机原料制备对苯二胺的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下:
(12分)利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下:
(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃水解生成A的化学方程式为____________。“水解”采用90℃而不在室温下进行的原因是____。
(2)“酸溶”时,Al2O3发生反应的离子方程式为____。
(3)“氧化”时,发生反应的离子方程式为____。
(4)“废渣”成分为________(填化学式)。
(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是____。