有机物W用作调香剂、高分子材料合成的中间体等,制备W的一种合成路线如下。
请回答下列问题:
(1)F的化学名称是________,⑤的反应类型是________。
(2)E中含有的官能团是________(写名称),D聚合生成高分子化合物的结构简式为________。
(3)将反应③得到的产物与O2在催化剂、加热的条件下反应可得D,写出反应④的化学方程式________。
(4)④、⑤两步能否颠倒?________(填“能”或“否”)理由是________。
(5)与A具有含有相同官能团的芳香化合物的同分异构体还有________种(不含立体异构),其中核磁共振氢谱为六组峰,且峰面积之比为1:1:2:2:2:2的结构简式为________。
(6)参照有机物W的上述合成路线,以M和CH3Cl为原料制备F的合成路线(无机试剂任选)________。
N和S是重要的非金属元素,聚氮化硫(SN)x是重要的超导材料,目前己成为全球材料行业研究的热点。回答下列问题:
(1)下列电子排布图能表示氮原子的最低能量状态的是_____(填字母)。
A. B.
C. D.
(2)S原子的基态原子核外有____个未成对电子,有__________种不同形状的电子云。
(3) S、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________,列举一种与SCN-互为等电子体的分子为_______。
(4) (CH3)3N中N原子杂化方式为_______;As与N是同主族元素,AsH3的相对分子质量比NH3大,实验测得AsH3沸点比NH3低,其原因是___________。
(5) GaN是一种重要的半导体材料,其晶胞结构和金刚石类似,其晶胞结构如图。
①氮化镓中氮原子与镓原子之间以_______键相结合,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为_______。
②GaN晶体的晶胞边长为a pm,摩尔质量为M g/mol,阿伏加德罗常数的值为NA,则GaN晶体的密度为_______g•cm-3 (只要求列算式,不必计算出结果,1pm=l0-12m)。
丙烯(C3H6)是重要的有机化工原料。丙烷脱氢制丙烯发生的主要反应及能量变化如图。
(1)丙烷脱氢制丙烯为强吸热过程。
①为提供反应所需热量,恒压时若向原料气中掺入水蒸气,则K(主反应)__(填“增大”“减小”或“不变”,下同),转化率α(C3H8)__。
②温度升高,副反应更容易发生的主要原因是__。
(2)如图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系(图中的压强分别为104Pa和105Pa)。
①104Pa时,图中表示丙烯的曲线是__(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
②104Pa、500℃时,主反应用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=__(已知:气体分压=气体总压×体积分数)。
(3)利用CO2的弱氧化性,开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图。
已知:CO和H2的燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1。
①图中催化剂为__。
②298K时,该工艺总反应的热化学方程式为__。
③该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是__。
锌锰干电池的负极是作为电池壳体的金属锌,正极是被二氧化锰和碳粉包围的石墨电极,电解质是氯化锌和氯化铵的糊状物,该电池放电过程中产生MnOOH。废旧电池中的Zn、Mn元素的回收,对环境保护有重要的意义。
Ⅰ.回收锌元素,制备ZnCl2
步骤一:向除去壳体及石墨电极的黑色糊状物中加水,搅拌,充分溶解,经过滤分离得固体和滤液。
步骤二:处理滤液,得到ZnCl2·xH2O晶体。
步骤三:将SOCl2与ZnCl2·xH2O晶体混合制取无水ZnCl2。
制取无水ZnCl2,回收剩余的SOCl2并验证生成物中含有SO2(夹持及加热装置略)的装置如图:
(已知:SOCl2是一种常用的脱水剂,熔点-105℃,沸点79℃,140℃以上时易分解,与水剧烈反应生成两种气体。)
(1)写出SOCl2与水反应的化学方程式:__。
(2)接口的连接顺序为a→__→__→h→i→__→__→__→e。
Ⅱ.回收锰元素,制备MnO2
(3)洗涤步骤一得到的固体,判断固体洗涤干净的方法:__。
(4)洗涤后的固体经初步蒸干后进行灼烧,灼烧的目的:__。
Ⅲ.二氧化锰纯度的测定
称取1.40g灼烧后的产品,加入2.68g草酸钠(Na2C2O4)固体,再加入足量的稀硫酸并加热(杂质不参与反应),充分反应后冷却,将所得溶液转移到100mL容量瓶中用蒸馏水稀释至刻线,从中取出20.00mL,用0.0200mol/L高锰酸钾溶液进行滴定,滴定三次,消耗高锰酸钾溶液体积的平均值为17.30mL。
(5)写出MnO2溶解反应的离子方程式__。
(6)产品的纯度为__。
(7)若灼烧不充分,滴定时消耗高锰酸钾溶液体积__(填“偏大”“偏小”“不变”)。
氯化铅(PbCl2)常用于焊接和制备铅黄等染料。利用从废旧铅蓄电池中得到的铅膏获取氯化铅的流程如图,试回答下列问题:
已知:①铅膏主要由PbSO4、PbO、PbO2和Pb等组成。
②流程图中的“1”表示液体,“s”表示固体。
③硫酸铅、氯化铅微溶于水,但氯化铅能溶于NaCl溶液中,主要发生反应:PbCl2+Cl-==[PbCl3]-。
(1)铅蓄电池的正极材料是________________(填化学式),放电时负极的电极反应式为________。
(2)“浸取反应”是在加热条件下,用盐酸和氯化钠溶液浸取铅膏的过程,主要发生反应的方程式有
PbO2+Pb+4HCl==2PbCl2+2H2O PbO+2HCl==PbCl2+H2O
PbSO4+2NaCl==PbCl2+Na2SO4 PbCl2+Cl-=[PbCl3]-
除此之外,PbO2还能与HCl反应产生一种黄绿色气体,该反应的化学方程式是________________;该浸取过程中Pb与盐酸反应产生的H2可能会与________ (填气体名称,下同)、________等混合发生爆炸。
(3)PbCl2(溶液显酸性)在氯化钠溶液中的溶解度随温度的升高而增大,适当地升高温度有利于提高铅的浸取率,当温度高于70℃时,浸取率提高不明显,可能的原因是________________________________;为了提高浸取率,还可以采取的措施是________________________________________。
(4)在室温下静置冷却3h后,过滤得到的氯化铅的回收率可达到85%,过滤后得到的滤液进行循环使用可提高铅的利用率。在循环使用之前需加入氯化钙将SO42-进行沉淀转化,若无此步骤,直接循环使用,溶液中SO42-浓度过大,则会导致的结果是________________________________________。
向10mL1mol·L-1的HCOOH溶液中不断滴加1mol·L-1的NaOH溶液,并一直保持常温,所加碱的体积与-lgc水(H+)的关系如图所示。c水(H+)为溶液中水电离的c(H+)。下列说法不正确的是( )
A.常温下,Ka(HCOOH)的数量级为10-4
B.a、b两点pH均为7
C.从a点到b点,水的电离程度先增大后减小
D.混合溶液的导电性逐渐增强