【化学一选修5:有机化学基础】(15分)
龙葵醛是一种常用香精,结构简式为:,其工业合成路线如下:
已知:苯的同系物与卤素单质反应时,若在光照条件下,侧链烃基上的氢原子被卤素原子取代;若
在催化剂作用下,苯环某些位置上的氢原子被卤素原子取代。
请根据上述路线,回答下列问题:
(1)A的结构简式可能为__________。
(2)有机化合物D可能具有的化学性质是__________(填写序号)。
a.水解反应 b.加聚反应 c.取代反应 d.消去反应
(3)物质B通过发生聚合反应可生成高分子化合物,写出该高分子化合物的结构简式:__________。
(4)写出C→D的化学反应方程式:__________,其反应类型为__________。
(5)检验龙葵醛中官能团的化学反应方程式为: 。
(6)龙葵醛有多种同分异构体,试写出一种同时符合下列条件的同分异构体的结构简式__________。
①其分子中没有甲基;
②与饱和溴水反应能生成白色沉淀且与Br2的物质的量之比为1∶3。
【化学一选修3:物质结构与性质】(15分)
(1)PM2.5富含大量的有毒、有害物质,易引发二次光化学烟雾,光化学烟雾中含有NOx、HCOOH、(PAN)等二次污染物。
①1mol PAN中含有的σ键数目为_______。PAN中除H外其余三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_________________。
②NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4,该配合物中中心离子的配位数为_______,中心离子的核外电子排布式为_______________。
③相同压强下,HCOOH的沸点比CH3OCH3____(填“高”或“低”),其原因是___________________。
(2)PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3等。
①(NH4)2SO4晶体中各种微粒间的作用力不涉及___________(填序号)。
a.离子键
b.共价键
c.配位键
d.范德华力
e.氢键
②NH4NO3中阳离子的空间构型为_____,阴离子的中心原子轨道采用_______杂化。
(3)测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β—射线吸收法,β—射线放射源可用85Kr。已知Kr晶体的晶胞结构如图所示,设晶体中与每个Kr原子紧相邻的Kr原子有m个,晶胞中Kr原子为n个,则m/n=_____(填数字)。
【化学一选修2:化学与技术】(15分)纳米材料二氧化钛(TiO2)具有很高的化学活性,可做性能优良的催化剂。
(1)工业上二氧化钛的制备是:
Ⅰ.将干燥后的金红石(主要成分TiO2,主要杂质SiO2)与碳粉混合装人氯化炉中,在髙温下通人Cl2,制得混有SiCl4杂质的TiCl4。
Ⅱ.将混有SiCl4杂质的TiCl4分离,得到纯净的TiCl4。
Ⅲ.在TiCl4中加水、加热,水解得到沉淀TiO2•xH2O。
Ⅳ.TiO2•xH2O高温分解得到TiO2。
①TiCl4与SiCl4在常温下的状态是 。Ⅱ中所采取的操作名称 。
②如实验IV中,应将TiO2•xH2O放在 (填仪器编号)中加热。
(2)据报道“生态马路”是在铺设时加入一定量的TiO2,TiO2受太阳光照射后,产生的电子被空气或水中的氧获得,生成H2O2,其过程大致如下:
.O2 → 2O
.O + H2O → 2OH(羟基)
.OH + OH → H2O2
① b中破坏的是 (填“极性共价键”或“非极性共价键”)。
② H2O2能清除路面空气中的CXHY、CO等,其主要是利用了H2O2的 _(填“氧化性”或“还原性”)。
(3)过氧化氢是重要的化学试剂,它的水溶液又称为双氧水,常用作消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液,准确测定了过氧化氢的含量。请填写下列空白:
①取10.00mL密度为g/mL的过氧化氢溶液稀释至250mL。取稀释后的过氧化氢溶液25.00mL至锥形瓶中,加入稀硫酸酸化,用蒸馏水稀释,作被测试样。用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样,其反应的离子方程式如下,请将相关物质的化学计量数配平及化学式填写在方框里。
MnO4- + H2O2 + H+ == Mn2+ + H2O +
②滴定时,将高锰酸钾标准溶液注入 (填“酸式”或“碱式”)滴定管中。滴定到达终点的现象是 。
③重复滴定三次,平均耗用cmol/L KMnO4标准溶液VmL,则原过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为 。
④若滴定前滴定管尖嘴中有气泡,滴定后气泡消失,则测定结果 (填“偏髙”或“偏低” 或“不变”)。
(15分)工业生产中产生的SO2、NO直接排放将对大气造成严重污染。利用电化学原理吸收SO2和NO,同时获得 Na2S2O4和 NH4NO3产品的工艺流程图如下(Ce为铈元素)。
请回答下列问题:
(1)装置I中生成HSO-3的离子方程式为 。
(2)含硫各微粒(H2SO3、HSO-3和SO2-3)存在于SO2与NaOH溶液反应后的溶液中,它们的物质的量分数ω与溶液pH的关系如下图所示。
①下列说法正确的是 (填标号)。
A.pH = 7时,溶液中c( Na+) < c (HSO-3) + c(SO2-3)
B.由图中数据,可以估算出H2SO3的第二级电离平衡常数K2≈10-7
C.为获得尽可能纯的 NaHSO3,应将溶液的pH控制在 4~5为宜
D.pH = 9时溶液中 c(OH-)= c (H+) + c(HSO-3)+ 2c(H2SO3)
②向pH = 5的NaHSO3溶液中滴加一定浓度的 CaCl2溶液,溶液中出现浑浊,其pH 降为2 ,用化学平衡移动原理解释溶液 pH 降低的原因 。
(3)装置Ⅱ中的反应在酸性条件下进行,写出NO被氧化为NO-2离子方程式 。
(4)装置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+ ,其原理如下图所示。
图中A为电源的 (填“正”或“负”)极。右侧反应室中发生的主要电极反应式为 。
(5)已知进人装置Ⅳ的溶液中NO-2的浓度为 0.75 mol/L ,要使 1m3该溶液中的NO-2完全转化为 NH4NO3,需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的 O2的体积为 L 。
(14分)
Ⅰ.化学反应总是伴随能量变化,已知下列化学反应的焓变
2HI(g)=H2(g)+I2(g) △H1
SO2(g)+ I2(g) + 2H2O(g)=H2SO4(l)+2HI(g) △H2
H2SO4(l)=H2O(g) + SO2(g) +1/2O2(g) △H3
2H2O(g)=2H2(g)+ O2 (g) △H4
(1)△H4与△H1、△H2、△H3之间的关系是:△H4= 。
(2)若反应SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)=H2SO4(l)+2HI(g) 在150℃下能自发进行,则△H ____ 0
A.大于 B.小于 C.等于 D.大于或小于都可
Ⅱ.以CO2为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点,下面为CO2加氢制取乙醇的反应:
2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) △H=QkJ/mol (Q>0)
在密闭容器中,按CO2与H2的物质的量之比为1:3进行投料,在5MPa下测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数(y%)如下图所示。完成下列填空:
(1)表示CH3CH2OH体积分数曲线的是____(选填序号)
(2)在一定温度下反应达到平衡的标志是_____
A.平衡常数K不再增大
B.CO2的转化率不再增大
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.反应物不再转化为生成物
(3)其他条件恒定,如果想提高CO2的反应速率,可以采取的反应条件是_______(选填编号);达到平衡后,能提高H2转化率的操作是_______(选填编号)
A.降低温度 B.充入更多的H2 C.移去乙醇 D.增大容器体积
(4)图中曲线a和c的交点R对应物质的体积分数yR=_______%
草酸(H2C2O4)溶液与酸性KMnO4溶液反应时,溶液褪色总是先慢后快,某学习小组探究反应过程中使褪色加快的主要原因,过程如下:
【查阅资料】KMnO4溶液氧化H2C2O4的反应历程为:
【提出假设】假设1:该反应为放热反应
假设2:反应生成的Mn2+对该反应有催化作用
假设3:K+对该反应有催化作用
该小组同学未提出浓度使反应速率加快的假设,原因是 。
【设计、完成实验】
(1)称取 g草酸晶体(H2C2O4·2H2O),配置500mL 0.10mol/L H2C2O4溶液。
①在上述过程中必须用到的2种定量仪器是托盘天平和 。
②下列操作会使所配溶液浓度偏低的是 (填下列选项的字母序号)。
A.称取草酸晶体时,将草酸晶体放在托盘天平右盘
B.定容时俯视刻度线
C.将烧杯中溶液转移到容量瓶之前,容量瓶中有少量蒸馏水
D.摇匀后,发现溶液液面低于刻度线,立即用胶头滴管加水再定容
(2)完成探究,记录数据
实验 编号 | 烧杯中所加试剂及用量(mL) | 控制条件 | 溶液褪色时间(s) | |||
0.10mol/L H2C2O4溶液 | 等浓度 KMnO4溶液 | H2O | 0.50mol/L 稀硫酸 | |||
1 | 30 | 20 | 30 | 20 |
| 18 |
2 | 30 | 20 | 30 | 20 | 水浴控制温度65℃ | 15 |
3 | 30 | 20 | 30 | 20 | 加入少量MnSO4固体 | 3.6 |
4 | 30 | 20 | x | 20 | 加入5mL 0.10mol/L K2SO4溶液 | 18 |
则x = ,假设2成立。
(3)由于KMnO4能氧化水中有机物等因素,为配制好稳定的KMnO4溶液,其浓度需标定。取10.00 mL 0.10mol/L H2C2O4溶液于锥形瓶中,加入10mL 0.50mol/L稀硫酸,用(2)中KMnO4溶液滴定至锥形瓶中恰好呈浅紫色,且半分钟不褪色,记录数据,平行三次实验,平均消耗KMnO4溶液40.00 mL,则草酸溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为 。上述实验中KMnO4溶液的物质的量浓度为 。