[化学——选修3:物质结构与性质](15分)
锌是人体必需的微量元素之一,起着极其重要的作用,回答下列问题:
(1)请写出Zn2+的核外电子排布式_____________________。
(2)ZnCl2熔点为275 ℃,而CaCl2的熔点为782 ℃,请分析熔点不同的原因:_________。
(3)Zn2+能与多种微粒形成配合物,如Zn2+与CNO−可形成[Zn(CNO)4]2−,[Zn(CNO)4]2−中配位原子为__________,[Zn(CNO)4]2−的组成中非金属元素的电负性大小顺序为____________;Zn2+与CN−可形成[Zn(CN)4]2−,[Zn(CN)4]2−中σ键、π键和配位键的个数比为________;配合物Zn(NH3)4CO3中阴离子的空间构型为____________,N原子的杂化方式为____________。
(4)Zn与S所形成化合物的晶胞如图1所示,图2为晶胞沿y轴的投影1∶1平面图:
①晶胞中S原子的配位数为_________。
②晶胞中最近的两个S原子之间的距离为_______pm。
③设阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶胞的密度是__________g·cm−3(列出计算表达式)。
[化学——选修5:有机化学基础](15分)
哌替啶盐酸盐G有镇痛作用,其合成路线如下。回答下列问题:
(1)写出A的结构简式:________;B中含有碳碳双键,则B的名称为_____________。
(2)G中含氧官能团名称为____________;B→C的反应类型为_________________。
(3)E的结构简式为_____________。
(4)写出C→D的化学方程式:_______________________________________。
(5)M与E互为同分异构体,符合下列条件的M有______种。
①属于芳香α-氨基酸;
②含有两个六元环。
其中一种同分异构体,—NH2被H原子取代后,除苯基上H原子外,其他核磁共振氢谱的峰面积比为4∶4∶1∶1∶1,该同分异构体的结构简式为______________。
(6)请结合以上合成路线,写出以H3CNHCH2Cl和CH2=CHCl及上述流程中出现的物质为原料合成的路线______________________。
(14分)新型洁净能源能够解决环境污染、能源短缺等问题,真正把“绿水青山就是金山银山”落实到我国的各个角落。氢气作为清洁高效、可持续“零碳”能源被广泛研究,而水煤气变换反应(WGSR)是一个重要的制氢手段。
(1)WGSR 的氧化还原机理和羧基机理如图所示。则热化学方程式CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH中,对ΔH表述错误的是________(填字母)。
A.氧化还原机理途径:ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH5a+ΔH7
B.羧基机理途径:ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5d+ΔH7
C.氧化还原机理途径:ΔH=ΔH1+ΔH3+ΔH5a+ΔH7
D.羧基机理途径:ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5c+ΔH7
E.ΔH=ΔH1++ΔH7
(2)水煤气变换反应在不同条件时CO的转化率不同,下图为压力、温度、不同温度时钾的化合物对CO的转化率的影响关系图,请认真观察图中信息,结合自己所学知识及生产实际,写出水煤气变换反应的条件:温度选择________℃;钾的化合物中_______催化效果最明显;压力选择______Mpa,选用此压力的原因为________。
(3)如图是Au12Cu、Au12Pt、Au12Ni三种催化剂在合金团簇上WGSR最佳反应路径的基元反应能量图,反应能垒(活化能)最_______(填“高”或“低”)的步骤,为整个反应的速控步骤;三种催化剂催化反应的速控步骤__________(填“相同”或“不相同”);三种催化剂中,___________在合金团簇上的WGSR各基元反应能垒较小,对 WGSR 表现出较好的催化活性。
(4)已知某密闭容器中存在下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),CO的平衡物质的量浓度c(CO)与温度T的关系如图所示。若T1、T2、T3时的平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3由小到大的关系为____________。
(15分)Ⅰ.目前我国锅炉烟气脱硝技术有新发现,科学家对O3氧化烟气脱硝同时制硝酸进行了实验研究,其生产硝酸的机理如下:
回答下列问题:
(1)NO3分子内存在两个过氧键,且氧均满足8电子稳定结构,请写出NO3中N的化合价______;NO3极不稳定,常温下即可爆炸分解,试从电子成键角度解释NO3不稳定的原因:__________________。
(2)N2O5与O3作用也能生成NO3与氧气,根据反应前后同种元素,价态相同,不参与氧化还原反应的原则,请分析反应N2O5+O32NO3+O2中,N2O5的作用是__________________(填“氧化剂”“还原剂”或“既是氧化剂,又是还原剂”)。
(3)请写出在有水存在时,O3与NO以物质的量之比为3∶2完全反应的总化学方程式___________。
Ⅱ.下图为某学习兴趣小组对Cu与稀硝酸反应的改进实验装置图:
(4)按如图组装好仪器,检查气密性后,装药品,实验时,先关闭a,打开b,将装置B下移,使之与稀硝酸接触产生气体,当________________(填实验现象),立刻将之上提,并关闭b,这样操作的目的为________________________________。
(5)将铜丝下移,使之与稀硝酸接触,A中现象是________________,稍后将铜丝上拉,使之与稀硝酸分离;打开a,挤压E,使少量空气进入A中,A中现象是______________。
(6)打开b,交替挤压E和F,至装置内氮氧化物气体被氢氧化钠溶液充分吸收,写出NO2气体与氢氧化钠溶液充分反应的离子方程式:______________________________。
(14分)氟化钙为无色结晶体或白色粉末,难溶于水,主要用于冶金、化工、建材三大行业,目前我国利用氟硅酸(H2SiF6)生产氟化钙有多种方案,氨法碳酸钙法是制备氟化钙的常见方案,其工艺流程如图所示。请回答下列问题:
(1)萤石含有较多的氟化钙,在炼钢过程中,要加入少量的萤石,推测萤石的主要作用是________(填字母)。
A.还原剂 B.助熔剂 C.升温剂 D.增碳剂
(2)请写出氨化釜中反应的化学方程式:_______________________________。
(3)反应釜中产生两种气体,溶于水后一种显酸性,一种显碱性,请写出反应釜中反应的离子方程式:__________________________________。
(4)从经济效益和环境效益上分析,本工艺为了节约资源,经过必要的处理可循环利用的物质是________。
(5)本工艺用CaCO3作原料的优点为___________________________________(任写两条);查文献可知3Ca(OH)2+H2SiF63CaF2+SiO2+4H2O,请叙述此方法制备CaF2的最大难点是______________。
(6)以1 t 18%氟硅酸为原料,利用上述氨法碳酸钙法制备CaF2,最后洗涤、干燥、称量得到0.25 t 纯净的CaF2,请计算CaF2的产率为__________%(保留整数)。
X、Y、Z是位于不同周期的主族元素、原子序数依次增大且均小于18,Z为金属元素,X、Y、Z的最外层电子数之和为8,X、Y、Z组成的物质可发生反应:ZX2+2YX3Z(YX2)2+2X2。下列有关说法正确的是
A.1 mol ZX2发生上述反应转移电子的物质的量为4 mol
B.YX3与Y2X4中Y元素的化合价相同
C.上述反应中的离子化合物的所有元素原子的最外层都满足8电子稳定结构
D.Y元素在同周期和同主族元素的最高价含氧酸中酸性最强
过渡金属硫化物作为一种新兴的具有电化学性能的电极材料,在不同的领域引起了研究者的兴趣,含有过渡金属离子废液的回收再利用有了广阔的前景,下面为S2−与溶液中金属离子的沉淀溶解平衡关系图,若向含有等浓度Cu2+、Cd2+、Zn2+、Co2+、Fe2+的废液中加入含硫的沉淀剂,则下列说法错误的是
A.由图可知溶液中金属离子沉淀先后顺序为Cu2+、Cd2+、Zn2+、Co2+、Fe2+
B.控制S2−浓度可以实现铜离子与其他金属离子的分离
C.因Na2S、ZnS来源广、价格便宜,故常作为沉铜的沉淀剂
D.向ZnS中加入Cu2+的离子方程式为:S2−+Cu2+CuS↓