化学与人类生产、生活、社会可持续发展密切相关,下列说法正确的是
A.凡含有添加剂的食物对人体健康均有害,不宜食用
B.硅胶可用作食品干燥剂
C.“天宫一号”使用的碳纤维,是一种新型有机高分子材料
D.工业上燃烧煤时,加入少量石灰石是为了减少CO2的排放
[实验化学]
Fridel―Crafts反应:;△H<0(Ar表示苯基)是向苯环上引入烷基方法之一。某化学兴趣小组在实验室先利用叔丁醇与盐酸反应制得叔丁基氯(沸点50.7℃),再利用Fridel―Crafts反应制备对叔丁基苯酚(熔点99℃)。反应流程如下图所示:
(1)分液用到的主要仪器是 。
(2)对有机层依次用饱和碳酸氢钠和蒸馏水洗涤,饱和碳酸氢钠的作用是 ;通过 操作可将叔丁基氯粗产物转化为较为纯净的叔丁基氯。
(3)写出本实验中反应②的化学方程式 。该反应用冷水浴控制适当温度,其原因是 。
(4)对叔丁基苯酚有时候呈现紫色,原因可能是 。
[物质结构与性质]
原子序数小于36的X、Y、Z、W、R五种元素,原子序数依次增大。五种元素中,仅R为金属元素,其原子序数为27。X价电子排布式为nsnnpn,元素Z基态原子s电子总数与p电子总数相等,W与其它四种元素能层数不同,且未成对电子数目为1个。
根据判断出的元素回答下列问题:
(1)基态R原子核外电子排布式为 ,X、Y、Z三种原子第一电离能由大到小的顺序为 (用具体元素符号表示)。
(2)1mol配合物[R(XY)6]4-中含有σ键的数目为 。
(3)XZW2是一种高毒类物质,结构与甲醛相似,X原子杂化方式为 ,其沸点高于甲醛的主要原因是 。
(4)YW3为黄色、油状、具有刺激性气味的液体,该分子的立体构型为 (用文字描述)。
(5)某晶体的晶胞结构如下图所示,则该化合物的化学式为 (R、Z用具体元素符号表示)。
高炉气中含有的气体主要有N2、CO、CO2等。在含有大量N2的高炉气体系中,富集CO的技术关键在于要有对CO选择性好的吸附材料,从而实现CO和N2的分离。
(1)由CO可以直接合成许多C1化工产品,如生产甲醇。已知:
2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=-1453kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ·mol-1
又知CO(g)燃烧热△H=-283kJ·mol-1,则CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H= kJ·mol-1。
(2)工业上常采用醋酸亚铜氨溶液来吸收CO,该反应的化学方程式如下:
CH3COOCu(NH3)2 (aq)+CO(g) CH3COOCu(NH3)2·CO(aq) △H<0
吸收CO后的溶液经过适当处理又可以重新生成醋酸亚铜氨,可采取的措施有 。
a.适当升高温度 b.适当降低温度 c.增大压强 d.减小压强
(3)到目前为止,CO吸附剂的开发大多数以铜(+1)为活性组分负载在各种载体上,然后采用变压吸附(PSA)方式在含N2体系中脱出CO。下图是变压吸附回收高炉气中CO的流程图。
①PSA-I吸附CO2时间对PSA-II中CO回收率的影响见下图,由此可见,为了保证载铜吸附剂对CO的吸附和提纯要求,应采取的措施是 。
②从PSA-II中富集得到的CO有广泛的用途,除生产甲醇外,列举其中一种用途 。
③检验放空气体中是否含有CO的实验操作是:将该气体通入氯化钯(PdCl2)溶液中,观察是否有黑色的单质钯生成,写出对应的化学方程式 。
(4)已知:Ksp(CaCO3)=a,Ksp[Ca(OH)2]=b,将少量CO2气体通入石灰乳中充分反应,达到平衡后,测得溶液c(OH-)=c mol·L-1,则c(CO32-)= mol·L-1(用含a、b、c的代数式表示)。
铵明矾是一种广泛应用于医药、食品、污水处理等多个行业的重要化工产品。以高岭土(含SiO2、Al2O3、少量Fe2O3等)为原料制备硫酸铝晶体[Al2(SO4)3·18H2O]和铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工艺流程如下图所示。
请回答下列问题:
(1)高岭土首先需要灼烧,实验室灼烧高岭土所需的实验仪器有 (填字母)。
a.蒸发皿 b.泥三角 c.漏斗 d.酒精灯 e.三脚架 f.坩埚 g.烧杯 h.试管
(2)研究发现,随着酸熔温度升高,氧化铝的溶出率增大,但若酸熔时温度过高(超过240℃),SiO2不仅会消耗硫酸,导致氧化铝溶出率下降,还会同时产生高温的腐蚀性气体,该副反应的化学方程式为 。
(3)要检验除铁后的滤液中是否含有Fe3+,应采取的实验方法为 ;滤渣2的主要成分为 (填化学式)。
(4)“分离1”操作包含的实验步骤有 、 、 、洗涤、干燥。
(5)中和结晶操作是将过滤出硫酸铝晶体后的滤液,先用硫酸调节酸铝比(溶液中游离硫酸和硫酸铝的物质的量之比),再用氨水中和至一定的pH值即可析出铵明矾晶体,写出该过程中的总反应方程式 。
K2SO4是无氯优质钾肥,MnSO4·H2O在工业、农业等方面有广泛的应用。以硫酸工业的尾气联合制备K2SO4和MnSO4·H2O的工艺流程如下:
(1)检验K2SO4样品是否含有氯化物杂质的实验操作是 。
(2)已知软锰矿浆主要成分是MnO2,反应IV的化学方程式为 。
(3)已知室温下Mn(OH)2的Ksp=4.5×10-13,向MnSO4溶液中滴加氨水使溶液的pH=10,此时溶液中残留的Mn2+的浓度为 mol·L-1。
(4)取一定量MnSO4·H2O样品在空气中加热,样品的固体残留率(固体样品的剩余质量/固体样品的起始质量×100%)随温度的变化如下图所示(样品在300℃时已完全失去结晶水,900℃以上残留固体为金属氧化物)。试通过计算确定曲线中B段所表示物质的化学式(写出计算过程)。