(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】
我国从国外进口某原料经测定主要含有A、B、C、D、E五种前四周期元素,且原子序数依次增大。元素A、B、C、D、E的原子结构等信息如下:
元素 | 元素性质或原子结构 |
A | 周期表中原子半径最小的元素 |
B | 原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同 |
C | 最外层p轨道半充满 |
D | 位于短周期,其原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍 |
E | 位于ds区且原子的最外层电子数与A的相同 |
请回答下列问题(用A、B、C、D、E所对应的元素符号作答):
(1)B、C、D第一电离能由小到大为______________。
(2)E的二价离子的电子排布式为______________。
(3)A2B2D4常用作除锈剂,该分子中B的杂化方式为____________;1 mol A2B2D4分子中含有σ键数目为____________。
(4)与化合物BD互为等电子体的阴离子化学式为__________(任写一种)。
(5)B2A6、C2A4分子中均含有18个电子,它们的沸点相差较大,主要原因是__________________。
(6)BD2在高温高压下所形成晶体的晶胞如图所示。一个该晶胞中含________个D原子。
(14分)综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。
(1)Li4SiO4可用于富集得到高浓度CO2。原理是:在500℃,低浓度CO2与Li4SiO4接触后生成两种锂盐;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出高浓度CO2,Li4SiO4再生。700℃时反应的化学方程式为____________。
(2)固体氧化物电解池(SOEC)用于高温共电解CO2/H2O,既可高效制备合成气(CO+H2),又可实现CO2的减排,其工作原理如图。
①b为电源的________(填“正极”或“负极”)。
②写出电极c发生的电极反应式:________、________________。
(3)电解生成的合成气在催化剂作用下发生如下反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。对此反应进行如下研究:某温度下在一恒压容器中分别充入1.2 mol CO和1 mol H2,达到平衡时容器体积为2 L,且含有0.4 mol CH3OH(g),则该反应平衡常数值为_______,此时向容器中再通入0.35 mol CO气体,则此平衡将________(填“向正反应方向”“不”或“向逆反应方向”)移动。
(4)已知:
若甲醇的燃烧热为ΔH3,试用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)的ΔH,则ΔH=_____。
(5)利用太阳能和缺铁氧化物[如Fe0.9O]可将廉价CO2热解为碳和氧气,实现CO2再资源化,转化过程如图所示,若用1 mol缺铁氧化物[Fe0.9O]与足量CO2完全反应可生成________mol C(碳)。
(15分)CaO2难溶于水,溶于酸生成过氧化氢,在医药上用作杀菌剂、防腐剂等。
Ⅰ.CaO2制备原理:Ca(OH)2(s)+H2O2(aq)=CaO2(s)+2H2O(l);ΔH<0
不同浓度的H2O2对反应生成CaO2产率的影响如下表:
H2O2/% | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
CaO2/% | 62.40 | 63.10 | 63.20 | 64.54 | 62.42 | 60.40 |
(1)分析题给信息,解释H2O2浓度大于20%后CaO2产率反而减小的原因:____。
Ⅱ.过氧化钙中常含有CaO杂质,实验室可按以下步骤测定CaO2含量。
步骤1:准确称取0.04~0.05 g过氧化钙样品,置于250 mL的锥形瓶中;
步骤2:分别加入30 mL蒸馏水和2 mL盐酸(3 mol·L-1),振荡使之溶解;
步骤3:向锥形瓶中加入5 mL KI溶液(100 g·L-1);
步骤4:用硫代硫酸钠标准溶液滴定,至溶液呈浅黄色,然后________,用硫代硫酸钠标准溶液继续滴定,________,记录数据;
步骤5:平行测定3次,计算试样中CaO2的质量分数。滴定时发生的反应为2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI。
(2)过氧化钙溶解时选用盐酸而不选用硫酸溶液的原因是____。
(3)加入KI溶液后发生反应的离子方程式为____。
(4)请补充完整实验步骤4中的内容:____________;____________。
Ⅲ.测定含有CaO杂质的CaO2含量的实验方法较多,某同学设计了仅用稀盐酸一种药品(仪器可任选)较为准确地测出CaO2含量的实验,请你帮该同学列出所需仪器清单(实验用品和用于固定的或连接的仪器可不写)。
(5)仪器:________________________。
(12分)聚合氯化铁铝(简称PAFC),其化学通式为[FexAly(OH)aClb·zH2O]m。某同学为测定其组成,进行如下实验:
①准确称取4.505 0 g样品,溶于水,加入足量的稀氨水,过滤,将滤渣灼烧至质量不再变化,得到2.330 0 g固体。
②另准确称取等质量样品溶于水,在溶液中加入适量Zn粉和稀硫酸,将Fe3+完全还原为Fe2+。用0.100 0 mol·L-1标准KMnO4溶液滴定Fe2+,消耗标准溶液的体积为20.00 mL。
③另准确称取等质量样品,用硝酸溶解后,加入足量AgNO3溶液,得到4.305 0 g白色沉淀。
(1)若滴定管在使用前未用KMnO4标准溶液润洗,测得的Al3+含量将________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(2)实验室检验Fe3+常用的方法是__________________。
(3)通过计算确定PAFC的化学式(写出计算过程;m为聚合度,不必求出)。
(15分)化合物F是合成抗过敏药孟鲁司特钠的重要中间体,其合成过程如下:
请回答下列问题:
(1)化合物C中含氧官能团为________、________(填名称)。
(2)化合物B的分子式为C16H13O3Br,则B的结构简式为____________。
(3)由C→D、E→F的反应类型依次为________、________。
(4)写出符合下列条件C的一种同分异构体的结构简式:______________。
Ⅰ.属于芳香族化合物,且分子中含有2个苯环;
Ⅱ.能够发生银镜反应;
Ⅲ.分子中有5种不同环境的氢原子。
(5)已知:RClRMgCl,写出以CH3CH2OH、为原料制备的合成路线流程图(乙醚溶剂及无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下:
H2C=CH2 CH3CH2BrCH3CH2OH
(12分)锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO2、Fe2+、Cd2+、Mn2+,工业上可通过控制条件逐一除去杂质以制备超细活性氧化锌,其工艺流程如下:
(1)锌浮渣利用硫酸浸出后,将滤渣1进行再次浸出,其目的是____。
(2)净化1是为了将Mn2+转化为MnO2而除去,写出该反应的离子方程式:____。
(3)90℃时,净化2溶液中残留铁的浓度受pH影响如右图所示。pH较小时,虽有利于Fe2+转化为Fe3+,但残留铁的浓度仍高于pH为3~4时的原因是____________________________。
(4)滤渣3的主要成分为________(填化学式)。
(5)碳化在50℃进行,“前驱体”的化学式为ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O,写出碳化过程生成“前驱体”的化学方程式:____;碳化时所用NH4HCO3的实际用量为理论用量的1.1倍,其原因一是为了使Zn2+充分沉淀,二是____________。