【化学——选修5:有机化学基础】(15分)氧氮杂环是新药研制过程中发现的一类重要活性物质,具有抗惊厥、抗肿瘤、改 善脑缺血等性质。下面是某研究小组提出的一种氧氮杂环类化合物H的合成路线:
(1)原料A的同分异构体中,含有苯环、且核磁共振氢谱中有4个峰的是 (写出其结构简式)。
(2)原料D的结构简式是_______ _____。
(3)反应②的化学方程式是 。
(4)原料B俗名“马来酐”,它是马来酸(顺丁烯二酸:)的酸酐,它可以经下列变化分别得到苹果酸(
)和聚合物Q:
①半方酸是原料B的同分异构体,分子中含1个环(四元碳环)和1个羟基,但不含 -O-O-键。半方酸的结构简式是____________。
②反应I的反应类型是________。
反应II的化学方程式为________ ____。
③两分子苹果酸之间能发生酯化反应,生成六元环酯,请写出该反应的方程式 。
【化学——选修3:物质结构与性质】(15分)稀土元素是指元素周期表中原子序数为57到71的15种镧系元素,以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)和钇(Y)共17 种元素。稀土有“工业维生素”的美称,如今已成为极其重要的战略资源。
(1)钪(Sc)为21号元素,其基态原子M能层电子数为 。镝(Dy)的基态原子电子排布式为[Xe]4f106s2,一个基态镝原子所含的未成对电子数为 。
(2)稀土元素最常见的化合价为+3价,但也有少数还有+4价。请根据下表中的电离能数据判断表中最有可能有+4价的元素是 。
几种稀土元素的电离能(单位:kJ·mol-1)
元素 | I1 | I2 | I3 | I1+I2+I3 | I4 |
Sc(钪) | 633 | 1235 | 2389 | 4257 | 7019 |
Y(钇) | 616 | 1181 | 1980 | 3777 | 5963 |
La(镧) | 538 | 1067 | 1850 | 3455 | 4819 |
Ce(铈) | 527 | 1047 | 1949 | 3523 | 3547 |
(3)离子化合物 Na3[Sc(OH)6]中,存在的作用力除离子键外还有 。
(4)Sm(钐)的单质与1,2-二碘乙烷可发生如下反应:Sm+ICH2CH2I→SmI2+CH2=CH2。
ICH2CH2I中碳原子杂化轨道类型为 ,1 mol CH2=CH2中含有的σ键数目为 。常温下1,2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体,其主要原因是 。
(5)PrO2(二氧化镨)的晶体结构与CaF2相似,晶胞中Pr(镨)原子位于面心和顶点。则PrO2(二氧化镨)的晶胞中有 个氧原子。
(6)Ce(铈)单质为面心立方晶体,其胞参数为a=516pm。晶胞中Ce(铈)原子的配位数为 ,列式表示Ce(铈)单质的密度: g·cm-3(不必计算出结果)。
【化学——选修2:化学与技术】(15分)2014中国(海南)国际海洋产业博览会于2014年10月17日至19日在海南国际会展中心举办。海洋是一个丰富的资源宝库,通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用。
(1)工业上从海水中提取的NaCl可用来制取纯碱,其简要过程如下:向饱和食盐水中先通入气体A,,后通入气体B,充分反应后得到晶体NaHCO3,再将其灼烧得到纯碱,气体A、B是CO2或NH3,则气体A应是 (填化学式),原因是 。
(2)电渗析法是近年来发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如图所示。
其中具有选择性的阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列。请回答下面的问题:
①海水不能直接通入到阴极室中,理由是 。
②A口排出的是 (填“淡水”或“浓水”)。
(3)用苦卤(含Na+、K+、Mg2+、Cl-、Br-等离子)可提取溴,其生产流程如下:
①若吸收塔中的溶液含BrO3- ,则吸收塔中反应的离子方程式为 。
②通过①氯化已获得含Br2的溶液,为何还需经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br2的溶液 。
③向蒸馏塔中通入水蒸气加热,控制温度在90 ℃左右进行蒸馏的原因是 。
(17分)氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。某AlN样品仅含有Al2O3杂质,为测定AlN的含量,设计如下三种实验方案。已知:AlN+NaOH+H2O = NaAlO2+ NH3↑
【方案1】取一定量的样品,用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。
(1)上图C装置中球形干燥管的作用是 。
(2)完成以下实验步骤:组装好实验装置,首先 ,再加入实验药品,接下来的实验操作是 ,打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液,至不再产生气体。打开K1,通入氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是 。
(3)由于装置存在缺陷,导致测定结果偏高,请提出改进意见 。
【方案2】用下图装置测定m g样品中A1N的纯度(部分夹持装置已略去)。
(4)导管a的主要作用是 。
(5)为测定生成气体的体积,量气装置中的X液体可以是 (填选项序号)。
a.CCl4 b.H2O c.NH4Cl溶液 d.
(6)若m g样品完全反应,测得生成气体的体积为VmL(已转换为标准状况),则A1N的质量分数是 (用含m、V的数学表达式表示)。
【方案3】按以下步骤测定样品中A1N的纯度:
(7)步骤②生成沉淀的离子方程式为 。
(8)若在步骤③中未洗涤,测定结果将 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
(12分)甲醇可作为燃料电池的原料。通过下列反应可以制备甲醇:CO ( g )+2H2 ( g ) CH3OH ( g )
H=-90.8 kJ·mol-1,在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO 和20 mol H2,CO 的 平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图所示,当达到平衡状态B 时,容器的体积为4 L。
(1)该反应的化学平衡常数表达式为 。
(2)如反应开始时仍充入10 mol CO 和20 mol H2,则在平衡状态A时,容器的体积V(A)= L。
(3)关于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)建立化学平衡状态时的标志是 (填字母)。
A.CO的含量保持不变
B.容器中CH3OH浓度与CO浓度相等
C.2V正(CH3OH)=V正(H2)
D.容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
(4)已知CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H=+41.3 kJ·mol-1 ,试写出由CO2和H2制取甲醇的热化学方程式 。
(5)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。
实验室用下图装置模拟上述过程:
①写出阳极的电极反应式______________ _。
②写出除去甲醇的离子方程式_______________ ___。
(14分)下表为元素周期表的一部分,请参照元素①-⑩在表中的位置,用化学用语回答下列问题:
(1)非金属性最强的是 (填元素符号)、化学性质最不活泼的是______ (填元素符号)。
(2)由①、④、⑥、⑨中的某些元素可形成既含离子键又含极性共价键的化合物,写出其中一种化合物的电子式:____________________。
(3)②、③、⑨的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是_____________(填化学式)。
(4)表中能形成两性氢氧化物的元素是 (填元素符号),分别写出该元素的氢氧化物与⑥、⑧最高价氧化物的水化物反应的离子方程式: , 。
(5)请设计一个实验方案,比较④、⑧单质氧化性的强弱,并描述现象和结论: __