(15分)铝铁合金在微电机中有广泛应用,某兴趣小组为利用废弃的铝铁合金设计了如下实验流程制备聚合硫酸铁和明矾:
(1)聚合硫酸铁是一种无毒无害、化学性质稳定、能与水混溶的新型絮凝剂,微溶于乙醇,其化学式可表示为[Fe2(OH)x(SO4)y]n。
①聚合硫酸铁可用于净水的原理是 。
②有人认为上述流程中的“氧化”设计存在缺陷,请提出改进意见: ;浓缩时向其中加入一定量的乙醇,加入乙醇的目的是 。
③加入试剂Y的目的是调节pH,所加试剂Y为 ;溶液的pH对[Fe2(OH)x(SO4)y]n 中x的值有较大影响(如图1所示),试分析pH过小(pH<3)导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因: 。
(2)明矾是一种常见铝钾硫酸盐。
①为充分利用原料, 试剂X应为 。
②请结合图2所示的明矾溶解度曲线,补充完整由滤液Ⅰ制备明矾晶体的实验步骤(可选用的试剂:废弃的铝铁合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精):向滤液Ⅰ中加入足量的含铝废铁屑至不再有气泡产生, ,得到明矾晶体。
(12分)Mn(OH)2常用作油漆催干剂。向MnSO4溶液加入NaOH溶液,待沉淀完全后,过滤,洗涤,烘干即可制得Mn(OH)2。
(1)已知:常温下Mn(OH)2的Ksp=1.0×10-15。如果要使溶液中Mn2+沉淀完全,则应该保持溶液中c(OH—)≥ mol·L—1[当c(Mn2+)≤10-5mol/L时,即可认为溶液中Mn2+沉淀完全]。
(2)Mn(OH)2还可以通过MnO2与二氧化硫气体充分接触,再与石灰乳反应制得,写出该反应的总的化学方程式 。
(3)一种含Mn2+的结晶水合物组成为AxMnyBz·mH2O(A表示一种阳离子,B表示一种阴离子)。现称取39.10 g晶体配成100 mL溶液X,取20 mL溶液X,向其中加入足量的氢氧化钠溶液,加热,得到896 mL气体(标准状况);另取20 mL溶液X,向其中加入盐酸,无沉淀产生,再加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,过滤,洗涤,烘干,得到固体9.32 g。
①A、B的离子符号分别为 、 。
②通过计算确定该结晶水合物的化学式(写出计算过程)。
(15分)有机物H是合成免疫抑制剂药物霉酚酸的中间体,可由如下路径合成得到。
(1)有机物A中的含氧官能团的名称为 。
(2)由C转化为D的反应类型为 。
(3)反应⑦除了得到有机物H外还得到HBr,试剂X的结构简式为 。
(4)步骤⑤可得到副产品有机物J,有机物J和有机物F互为同分异构体,
写出有机物J的结构简式: (任写一种)。
(5)E的一种同分异构体满足下列条件:
Ⅰ.可以发生银镜反应,且能够与NaHCO3反应产生CO2;
Ⅱ.是芳香族化合物,且核磁共振氢谱图显示分子中有4种不同化学环境的氢。
写出该同分异构体的结构简式: 。
(6)已知:直接与苯环相连的卤素原子难以与NaOH水溶液发生取代反应。根据已有知识并结合相关信息,写出以、HCHO为原料制备
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) ZrO2常用作陶瓷材料,可由锆英砂(主要成分为ZrSiO4,也可表示为ZrO2·SiO2,还含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)通过如下方法制取。
已知:①ZrO2能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO3,Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2+。
②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。
金属离子 | Fe3+ | Al3+ | ZrO2+ |
开始沉淀时pH | 1.9 | 3.3 | 6.2 |
沉淀完全时pH | 3.2 | 5.2 | 8.0 |
(1)熔融时ZrSiO4发生反应的化学方程式为 ,滤渣I的化学式为 。
(2)为使滤液I的杂质离子沉淀完全,需用氨水调pH=a,则a的范围是 ;继续加氨水至pH=b时,所发生反应的离子方程式为 。
(3)向过滤III所得滤液中加入CaCO3粉末并加热,得到两种气体。该反应的离子方程式为 。
(4)为得到纯净的ZrO2,Zr(OH)4需要洗涤,检验Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是 。
T℃时,体积均为0.5 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应:2A(g)+B(g)2C(g) △H=—Q kJ/mol(Q>0)。保持温度不变,实验测得起始和平衡时的有关数据如下表:
容器编号 | 起始时各物质物质的量/mol | 达到平衡时体系能量的变化 | ||
A | B | C | ||
① | 2 | 1 | 0 | 0.75Q kJ |
② | 0.4 | 0.2 | 1.6 |
|
下列叙述中正确的是
A.容器①、②中反应的平衡常数均为18
B.容器②中达到平衡时放出的热量为0.05Q kJ
C.向容器①中通入氦气,平衡时A的转化率不变
D.其他条件不变,若容器②保持恒容绝热,则达到平衡时C的体积分数小于2/3
常温下,用0.10 mol·L—1NaOH溶液分别滴定20.00 mL浓度均为0.10 mol·L—1 CH3COOH溶液和HCN溶液所得滴定曲线如右图。下列说法正确的是
A.点①和点②所示溶液中:c(CH3COO—)< c(CN—)
B.点③和点④所示溶液中:c(Na+)>c(OH—) >c(CH3COO—) >c(H+)
C.点①和点②所示溶液中: c(CH3COO—)-c(CN—) = c(HCN)- c(CH3COOH)
D.点②和点③所示溶液中都有:c(CH3COO—)+c(OH—)= c(CH3COOH) +c(H+)