B.【实验化学】
水杨酸可用于制备解热镇痛药阿司匹林。重结晶纯化固体水杨酸的步骤如下:
步骤1:按图1所示装置,在圆底烧瓶中加入1.2 g粗水杨酸,10 mL 30%乙醇和磁子。接通冷凝水后,搅拌加热至沸,直到完全溶解。
步骤2:冷却后,加入活性炭,重新搅拌加热煮沸几分钟后,利用图2装置趁热过滤到锥形瓶中,并在短颈漏斗上盖好表面皿。
步骤3:盛滤液的锥形瓶用塞子塞好,自然冷却后再用冰水冷却,析出水杨酸晶体。
步骤4:用图3所示装置进行抽滤,用少量30%的乙醇洗涤。抽干后得到的晶体转移到表面皿上,放入干燥器中干燥。
步骤5:称量干燥后固体质量为0.81 g。
(1)步骤1中接通冷凝水时,冷水应从________(填“A”或“B”)端进。
(2)步骤2中“趁热过滤”的目的是______________________。
(3)步骤3中“自然冷却后再用冰水冷却”,而不直接用冰水浴冷却的目的是________。
(4)步骤4中C装置的作用是______________________________________。
(5)本次实验中,水杨酸的收率为________。确定最终产品是水杨酸的实验或方法是___________。
(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】
氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)及新型多相催化剂组成的纳米材料能利用可见光分解水,生成氢气和氧气。
(1)Zn2+基态核外电子排布式为________。
(2)与水分子互为等电子体的一种阴离子是________(填化学式)。
(3)氮化镓(GaN)的晶体结构如图1所示,其中氮原子的杂化轨道类型是________;N、Ga原子之间存在配位键,该配位键中提供电子对的原子是________。
(4)ZnO是两性氧化物,能跟强碱溶液反应生成[Zn(OH)4]2-。 不考虑空间构型,[Zn(OH)4]2-的结构可用示意图表示为________。
(5)某种ZnO晶体的晶胞如图2所示,与O2-距离最近的Zn2+有________个。
(14分)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制取硫酸,其烧渣可用来炼铁。
(1)煅烧硫铁矿时发生反应:FeS2+O2―→Fe2O3+SO2(未配平)。当产生448 L(标准状况)SO2时,消耗O2的物质的量为________。
(2)Fe2O3用CO还原焙烧的过程中,反应物、生成物和温度之间的关系如图所示。
(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四条曲线是四个化学反应平衡时的气相组成对温度作图得到的;A、B、C、D四个区域分别是Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe稳定存在的区域)
已知:ⅰ.3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g);ΔH1=a kJ·mol-1
ⅱ.Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g);ΔH2=b kJ·mol-1
ⅲ.FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g);ΔH3=c kJ·mol-1
①反应Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g)的ΔH=________kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
②800 ℃时,混合气体中CO2体积分数为40%时,Fe2O3用CO还原焙烧反应的化学方程式为____________。
③据图分析,下列说法正确的是________(填字母)。
a.温度低于570 ℃时,Fe2O3还原焙烧的产物中不含FeO
b.温度越高,Fe2O3还原焙烧得到的固体物质组成中Fe元素的质量分数越高
c.Fe2O3还原焙烧过程中及时除去CO2有利于提高Fe的产率
(3)FeS2是Li/FeS2电池(示意图如图)的正极活性物质。
①FeSO4、Na2S2O3、S及H2O在200 ℃时以等物质的量连续反应24 h后得到FeS2。写出该反应的离子方程式:______________。
②Li/FeS2电池的负极是金属Li,电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应为FeS2+4Li===Fe+4Li++2S2-。该反应可认为分两步进行:第1步,FeS2+2Li===2Li++FeS22-,则第2步正极的电极反应式为____________________。
(15分)KI可用于制造染料、感光材料、食品添加剂等,其工业生产过程如下:
(1)“歧化”产物之一是碘酸钾(KIO3),该反应的离子方程式是____。
(2)“还原”过程中使用的铁屑需用碱溶液清洗,其目的是____。
(3)“调pH”的具体实验操作是____________________(限用试剂:KOH溶液、pH试纸)。
(4)“操作X”的名称是________,Y的化学式是________。
(5)在“操作X”后,为得到KI固体,还需要进行的实验操作是____。
(6)在测定产品中KI含量时,测得其含量为101.5%,其原因可能是产品中混有I2。检验产品中含I2的方法是________________________________________。
(12分)铜的硫化物可用于冶炼金属铜。为测定某试样中Cu2S、CuS的质量分数,进行如下实验:
步骤1:在0.750 0 g试样中加入100.00 mL 0.120 0 mol·L-1 KMnO4的酸性溶液,加热,硫元素全部转化为SO42-,铜元素全部转化为Cu2+,滤去不溶性杂质。
步骤2:收集步骤1所得滤液至250 mL容量瓶中,定容。取25.00 mL溶液,用0.100 0 mol·L-1FeSO4溶液滴定至终点,消耗16.00 mL。
步骤3:在步骤2滴定所得溶液中滴加氨水至出现沉淀,然后加入适量NH4HF2溶液(使Fe、Mn元素不参与后续反应),加入约1 g KI固体(过量),轻摇使之溶解并发生反应:2Cu2++4I-===2CuI↓+I2。用0.050 00 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定至终点(离子方程式为2S2O32-+I2===2I-+S4O),消耗14.00 mL。
已知:酸性条件下,MnO4-的还原产物为Mn2+。
(1)若步骤3加入氨水产生沉淀时,溶液的pH=2.0,则溶液中c(Fe3+)=________。
(已知室温下Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)
(2)步骤3若未除去Fe3+,则测得的Cu2+的物质的量将________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(3)计算试样中Cu2S和CuS的质量分数(写出计算过程)。
(15分)罗氟司特是用于治疗慢性阻塞性肺病的新型药物,可通过以下方法合成:
(1)化合物C中的含氧官能团为________和________(填名称)。
(2)反应⑤中加入的试剂X的分子式为C5H4N2Cl2,则X的结构简式为________。
(3)上述①~④反应中,不属于取代反应的是________(填序号)。
(4)B的一种同分异构体满足下列条件,写出一种该同分异构体的结构简式:________。
Ⅰ.能发生银镜反应,能与FeCl3溶液发生显色反应;
Ⅱ.分子中有4种不同化学环境的氢原子。
(5)已知:RBrRNH2。根据已有知识并结合相关信息,写出以、CH3CH2OH为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下: