【化学-选修5,有机化学】(15分)
已知
(X为卤原子,M为烃基或含酯基的取代基等)。由有机物A合成G(香豆素)的路线如下:
请回答下列问题:
(1)化合物C中的含氧官能团的名称是 。F→G的反应类型是 。
(2)写出B→C化学方程式 。
(3)化合物D的结构简式为 。
(4)写出同时满足下列条件的F的一种同分异构体的结构简式 。
Ⅰ、分子中除苯环外,无其他环状结构;
Ⅱ、苯环上有两个处于对位的取代基;
Ⅲ、能发生水解反应,但不能与金属Na反应;
Ⅳ、能与新制的Cu(OH)2按物质的量之比1:2发生反应。
(5)二氢香豆素()常作香豆素的替代品。鉴别二氢香豆素和它的一种同分异构体()需要用到的试剂有:NaOH溶液、 。
(6)已知:(R、R′为烃基)。以苯、丙烯(CH2=CH—CH3)
为原料,制备的合成路线流程图如下,请补充完整流程图(无机试剂任选)。
【化学-选修3,物质结构与性质】(15分)X、Y、Z、W都是元素周期表中的前四周期元素,它们的核电荷数依次增大。X原子的最外层p轨道的电子为半充满结构,Y是地壳中含量最多的元素。Z元素形成的一种化合物常用作净水剂。W元素是第四周期元素中未成对电子数最多的元素,WCl3能与X、Y的氢化物形成六配位的配合物,且两种配体的物质的量之比为2∶1,1mol配合物与足量的AgNO3溶液反应能生成3molAgCl。请回答下列问题:
(1)XH3可作低温溶剂,它易液化的原因是 ,Y所在周期中第一电离能最大的主族元素是 。
(2)XY3-离子的立体构型是 ,其中心原子采取 杂化。
(3)W3+的核外电子排布式是 ,WCl3形成的六配位的配合物化学式为 。
(4)某种Z—Fe合金的晶胞如图所示,该合金的化学式为 。若晶胞的边长为a nm,则合金的密度为 g·cm-3。
【化学——选修2:化学与技术】(15分)下图是某企业设计的硫酸—磷肥—水泥联产、海水—淡水多用、盐—热—电联产的三大生态产业链流程图。
根据上述产业流程回答下列问题:
(1)该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送,请分别写出输送的主要物质的化学式或能量形式:
① 、② 、③ 、④ 、⑤ 。
(2)接触室发生反应的化学方程式: 。磷肥厂的主要产品是普钙(磷酸二氢钙和硫酸钙),写出由磷矿石和硫酸反应制普钙的化学方程式 。
(3)用1吨硫铁矿(FeS2的质量分数为36%)接触法制硫酸,制硫酸的产率为65%,则最后能生产出质量分数为98%的硫酸 吨。
(4)吸收塔中用 吸收SO3,理由是 。
(5)根据现代化工厂设计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣及多余热能的利用设想。
, (写出两点即可)。
(14分)以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高,为控制砷的排放,用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表。
回答以下问题:
(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)= mol·L-1。
(2)写出难溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表达式:Ksp[Ca3(AsO4)2]= ,若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol·L-1,c(AsO43-)的最大是 mol·L-1。
(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),写出该反应的离子方程式 。
(4)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为 ;
②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀的原因为 。
(15分)过渡金属的单质及化合物很多有催化性能,氯化铜、氯化亚铜经常用作有机合成催化剂。实验室中用氯气与粗铜(杂质只有Fe)反应,制备铜的氯化物的流程如下。
查阅资料:
氯化亚铜:白色微溶于水,在干燥空气中稳定,受潮则易变蓝棕色,在热水中迅速水解生成氧化铜水合物而呈红色。
氯化铜:从水溶液中结晶时,在15℃以下得到四水物,在15~25.7℃得到三水物,在26~42℃得到二水物,在42℃以上得到一水物,在100℃得到无水物。
(1)现用如图所示的实验仪器及药品制备纯净、干燥的氯气并与粗铜反应(铁架台、铁夹省略)。
①按气流方向连接各仪器接口顺序是:a→ 、 → h 、i → 、 → 。
②本套装置有两个仪器需要加热,加热的顺序为先 后 ,这样做的目的是 。
(2)分析流程:
①固体甲需要加稀盐酸溶解,其理由是 ;
②溶液甲可加试剂X用于调节pH以除去杂质,X可选用下列试剂中的(填序号) 。
a.NaOH b.NH3·H2O c.CuO d.CuSO4
③完成溶液乙到纯净CuCl2·2H2O晶体的系列操作步骤为:
加少量盐酸、蒸发浓缩、 、 、洗涤、干燥。
(3)向溶液乙中加入适当的还原剂(如SO2、N2H4、SnCl2等),并微热得到CuCl沉淀,写出向乙溶液加入N2H4(氧化产物为无毒气体)的离子方程式: 。此反应只能微热的原因是 。
(4)若开始取100g 含铜96%的粗铜与足量Cl2反应,经上述流程只制备CuCl2·2H2O,最终得到干燥产品277g,求制备CuCl2·2H2O的产率 ;(精确到1%)分析出现此情况的主要原因 。
(14分)氨的合成是最重要的化工生产之一。
Ⅰ.工业上合成氨用的H2有多种制取的方法:
① 用焦炭跟水反应:C(s)+H2O(g) CO(g) + H2(g);
② 用天然气跟水蒸气反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
已知有关反应的能量变化如下图,且方法②的反应为吸热反应,则方法②中反应的ΔH =___________ kJ/moL。
Ⅱ.在3个1L的密闭容器中,同温度下、使用相同催化剂分别进行反应:
3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)
按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,反应达到平衡时有关数据为:
容 器 | 甲 | 乙 | 丙 |
反应物投入量 | 3 mol H2、2 mol N2 | 6 mol H2、4mol N2 | 2 mol NH3 |
达到平衡的时间(min) | t | 5 | 8 |
平衡时N2的浓度(mol·L-1) | c1 | 3 | c2 |
(1)下列能说明该反应已达到平衡状态的是
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1︰3︰2
b.v(N2)正=3v(H2)逆
c.容器内压强保持不变
d.混合气体的密度保持不变
(2)甲容器中达到平衡所需要的时间t 5min,表中c1 c2。(填“>”、“<” 或“=”)
(3)用氨合成尿素的反应为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)。工业生产时,原料气带有水蒸气。图1表示CO2的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是 。
②测得B点氨的转化率为30%,则x1= 。
Ⅲ.有人设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如图2所示。
电池正极的电极反应式是 ,A是 。