从某废触媒[主要成分为活性炭、ZnO、FeO、(CH3COO)2Zn]中制取醋酸锌晶体的实验步骤如下:
(1)浸取时,在三口烧瓶中加入废触媒及稀醋酸,给三口烧瓶加热并同时开动搅拌器的目的是 。
(2)若先将废触媒在马弗炉中通氧气500℃处理一段时间,浸出率会大大提高,其原因是 。抽滤时用的硅酸盐质仪器有 和 。
(3)流程图中加入H2O2的目的是 。
(4)所得晶体(CH3COO)2Zn·2H2O热重分析(TG/%=固体样品的剩余质量/固体样品的起始质量),文献表明分解分三个阶段,在200°C以下脱去两分子结晶水,形成的(CH3COO)2Zn在242°C熔融,370°C完全分解为ZnO同时生成CO2及一种含氧衍生物(核磁共振氢谱只有1组峰)。(CH3COO)2Zn分解生成氧化锌的反应方程式为 。
(12分)【选做题】本题包括A、B两小题,请选定其中一小题,并在相应的答题区域内作答。若多做,则按A小题评分。
A.[物质结构与性质]
高氯酸三碳酰肼合镍{[Ni(CHZ)3](ClO4)2 }是一种新型的起爆药。
(1)Ni2+基态核外电子排布式为 。
(2)ClO4-的空间构型是 ;与ClO4-互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。
(3)化学式中CHZ为碳酰肼,组成为CO(N2H3)2,碳酰肼中碳原子的杂化轨道类型为 ;1molCO(N2H3)2分子中含有σ键数目为 。
(4)高氯酸三碳酰肼合镍可由NiO、高氯酸及碳酰肼化合而成。NiO的晶胞结构如图所示,晶胞中含有的Ni2+数目为a,Ni2+的配位数为b,NiO晶体中每个镍离子距离最近的镍离子数目为c,则a∶b∶c= 。
(14分)黄铁矿(主要成分FeS2)、黄铜矿(主要成分CuFeS2)均是自然界中的常见矿物资源。
(1)Stumm和Morgan提出黄铁矿在空气中氧化的四步反应如题20图-1所示:
① a反应中每生成1molFeSO4转移电子的物质的量为 mol。
② d反应的离子方程式为 。
(2)用细菌冶铜时,当黄铜矿中伴有黄铁矿可明显提高浸取速率,其原理如题20图-2
①冶炼过程中,正极周围溶液的pH (选填:“增大”、“减小”或“不变”)
②负极产生单质硫的电极反应式为 。
(3)煤炭中的硫主要以黄铁矿形式存在,用氢气脱除黄铁矿中硫的相关反应(见下表),其相关反应的平衡常数的对数值与温度的关系如题20图-3。
相关反应 | 反应热 | 平衡常数K |
FeS2(s) + H2(g) FeS(s) + H2S(g) | ΔH1 | K1 |
1/2 FeS2(s) + H2(g)1/2Fe(s)+H2S(g) | ΔH2 | K2 |
FeS(s) + H2(g)Fe(s)+H2S(g) | ΔH3 | K3 |
①上述反应中,ΔH1 0(选填:“>”或“<”)。
②提高硫的脱除率可采取的措施有 (举1例)。
③1000K时,平衡常数的对数lgK1、lgK2和lgK3之间的关系为 。
(15分)实验室用MnO2、KOH及KClO3为原料制取高锰酸钾的实验流程如下:
(1)熔融时需用铁坩埚和铁制搅拌棒而不能用玻璃仪器,其原因是 。
(2)熔融时,MnO2转化为K2MnO4,KClO3转化为KCl,其反应的化学方程式为 。
(3)几种物质的溶解度曲线如图所示。
①歧化时,通入CO2至pH为10~11,K2MnO4绿色溶液转化为KMnO4和MnO2。其反应的离子方程式为 。
②歧化时不能通入过量CO2的原因是 。
③通入CO2后,用玻璃棒蘸取溶液点于滤纸上,观察到 ,证明歧化反应已发生。
④歧化后得到KMnO4晶体的操作依次为过滤、 、 及干燥。
(4)在此实验流程中可循环使用的物质的化学式为 。
(12分)锰锌铁氧体(ZnaMnbFecO4,Fe元素为+3价,Zn、Mn元素化合价相同)是一种重要的磁性材料。测定铁氧体中ZnO的实验步骤如下:
(1)a、b、c的代数关系式为 。
(2)“除锰”时发生反应的离子方程式为 。
(3)配制溶液A用的玻璃仪器有 、烧杯、玻璃棒及胶头滴管。
(4)准确量取25.00 mL溶液A,二甲酚橙作指示剂,用0.01000mol·L-1的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Zn2+(反应原理为Zn2++H2Y2-=ZnY2-+2H+),至滴定终点时消耗EDTA 标准溶液20.00 mL。通过计算确定该铁氧体中ZnO的质量分数(写出计算过程)。
(12分)莳萝脑是一种抗肝病药剂,其合成路线如下:
(1)写出化合物B中含氧官能团的名称: 和 。
(2)试剂X是一溴代烃,其结构简式为 ;在上述七步反应中,属于消去反应的是 (填序号)。
(3)写出反应⑤的化学方程式: 。
(4)C的一种同分异构体满足下列条件:
Ⅰ.有5种化学环境不同的氢原子且苯环上的一溴代物只有两种;
Ⅱ.既能发生银镜反应又能与NaHCO3溶液反应放出CO2。
写出该同分异构体的一种结构简式: 。
(5)根据已有知识并结合相关信息,写出以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: