下列叙述错误的是( )
A.甲烷与氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4,都属于取代反应
B.烷烃中除甲烷外,很多都能使KMnO4酸性溶液的紫色褪去
C.分子通式为CnH2n+2的烃一定是烷烃
D.甲烷能够燃烧,在一定条件下会发生爆炸
中国政府网于 2020 年 2 月 17 日发布了关于磷酸氯喹对感染新冠状病毒患者疗效的说明。查阅“磷酸氯喹”合成的相关文献,得到磷酸氯喹中间体合成路线如下:
已知:①氯原子为苯环的邻对位定位基,它会使第二个取代基主要进入它的邻对位;硝基为苯环的间位定位基,它会使第二个取代基主要进入它的间位。
②E为汽车防冻液的主要成分。
③
(1)写出 B 的名称_____,B→C 的反应试剂_____。
(2)C→D 的反应类型为_____,M→N 的反应类型为_____。
(3)写出 H生成 I的化学方程式_____。
(4)1mol J与氢氧化钠反应最多消耗_________mol NaOH,L与足量 H2 完全加成后的产物中手性碳原子的数目为_____(手性碳原子连接的四个基团都不同)。
(5)H有多种同分异构体,其满足下列条件的有_________种(不考虑手性异构),其中核磁共振氢谱峰面积比为 1:1:2:6 的结构简式为_____。
①只有两种含氧官能团 ②能发生银镜反应 ③1mol 该物质与足量的 Na 反应生成 0.5mol H2
(6)已知:
参照上述合成路线及信息,设计由硝基苯和为原料合成的路线_____ (无机试剂任选)
储氢材料是一类能可逆地吸收和释放氢气的材料。LaNi5合金、NaBH4、H3B-NH3、Mg2NiH4等都是潜在储氢材料。回答下列问题:
(1)基态Ni原子的核外电子排布式为____,有___________个未成对的电子;
(2)NaBH4中H为-1价,Na、B、H电负性由大到小的顺序是_________。BH4-离子的立体构型为________,其中B的杂化轨道类型为_____。
(3)B2H6和NH3化合可以生成H3B-NH3,H3B-NH3加热时发生反应:H3B-NH3=BN+3H2,缓慢释放出H2。BN有类似于石墨的结构,B2H6、NH3和BN的沸点由高到低的顺序为_________, 原因是___。
(4)X-射线衍射分析表明,Mg2NiH4 的立方晶胞的面心和顶点均被Ni原子占据,所有Mg原子的Ni配位数都相等。则Mg原子填入由Ni原子形成的_____空隙中(填“四面体”或“八面体”),其空隙占有百分率为_____。
(5)已知Mg2NiH4 晶体的晶胞参数为646.5 pm,液氢的密度为0.0708 g·cm-3。若以材料中氢的密度与液态氢密度之比定义储氢材料的储氢能力,则Mg2NiH4 的储氢能力是液氢的___倍(列出计算式即可)。
以NOx 为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。
I.汽车尾气中的 NO(g)和 CO(g)在一定条件下可发生反应生成无毒的N2 和 CO2:
(1)已知:①N2(g)+O2(g)2NO(g) △H1= +180.5 kJ·mol-1 ②CO 的燃烧热△H2 = - 283.0 kJ·mol-l,则反应③ 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H3 =_______。
(2)某研究小组在三个容积为 5 L 的恒容密闭容器中,分别充入 0.4mol NO 和 0.4 mol CO,发生反应③ 。在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变),反应体系总压强随时间的变化如图所示:
①温度:T1_____T2(填“<”“=”或“>”)。
②CO 的平衡转化率:Ⅰ_____Ⅱ_____Ⅲ(填“<”“=”或“>”)。
③反应速率:a 点的 v逆_____b 点的 v正 (填“<”“=”或“>”)。
④T2 时的平衡常数 Kc=_____。
(3)将 NO和 CO以一定的流速通过两种不同的催化剂(cat1、cat2)进行反应,相同时间内测量的脱氮率(脱氮率即 NO的转化率)如图所示。M 点_____(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率, 说明理由_________。
Ⅱ.N2O是一种强温室气体,且易形成颗粒性污染物,研究N2O的分解反应 2N2O=2N2+O2对环境保护有重要意义。
(4)碘蒸气存在能大幅度提高 N2O 的分解速率,反应历程为:
第一步 I2(g)2I(g)快速平衡,平衡常数为K
第二步 I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g) v = k1·c(N2O)·c(I) 慢反应
第三步 IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+1/2I2(g) 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。实验表明,含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。
① k =_____(用含 K 和 k1 的代数式表示)。
②下列表述正确的是_____。
a.IO 为反应的中间产物
b.碘蒸气的浓度大小不会影响 N2O的分解速率
c.第二步对总反应速率起决定作用
d.催化剂会降低反应的活化能,从而影响△H
(5)通过 N2O 传感器可监测环境中 N2O 的含量,其工作原理如图所示
①NiO电极上的电极反应式为_____。
②N2O浓度越高,则电压表读数越_____。(填“高”或“低”)
二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物。以氟碳铈矿(主要含 CeFCO3)为原料制备 CeO2 的一种工艺流程如下:
已知:①CeO2具有较强的氧化性,难溶于一般的酸或碱。
②F—能和很多金属离子形成较为稳定的配合物,如Ce4+能与 F—结合成CeF3+,Al3+也能与 F—结合成 AlF63-;它的这种性质有利于酸浸步骤,却不利于后续的沉淀步骤。
③Ce4+能被萃取剂 TBP 萃取,而 Ce3+不能。回答下列问题:
(1)“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒,其目的是_____。
(2)氧化焙烧后的固体产物中含有 CeO2 和 CeF4 物质的量之比为 3:1,“酸浸”时发生反应的离子方程式为_____________。传统工艺中用盐酸替代硫酸,其缺点为________________。
(3)TBP是一种有机萃取剂,“萃取”时存在反应CeF3++TBPCeTBP4++F-,氟洗液中添加 Al3+的作用是________________。
(4)“反萃取”步骤中发生反应的离子方程式为________________。
(5)反萃取后的水层溶液中 c(Ce3+)=1mol/L,c(Al3+)= 0.01mol/L,应先加入 NaOH 溶液调节溶液的___<pH<_______ ,除去 Al3+后,再加入 NaOH 调节溶液的 pH 大于_____(保留一位小数),即可确保 Ce3+已完全沉淀。(已知:常温下,当溶液中的某离子浓度小于 1.0×10-5mol·L-1时,可认为该离子沉淀完全。Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-32,Ksp[Ce(OH)3]=1.0×10-21)。
(6)CeO2是汽车尾气净化催化剂的关键成分,在尾气消除过程中发生着 CeO2 与 CeO2(1-x) (0≤x≤0.25)的相互转化。写出 CeO2 消除 CO尾气的化学方程式:______________。
(7)CeO2(1-x)中的 Ce为+3、+4 价,测定 x的值可判断它们的比例。现取 CeO2(1-x)固体 0.8280 g,加入足量硫酸和 0.0110 molFeSO4·7H2O充分溶解,使 Ce4+全部被还原成 Ce3+,再用 0.1000 mol·L-1的酸性KMnO4标准溶液滴定至终点时,消耗 20.00 mL 标准溶液。(已知氧化性:Ce4+>KMnO4)
①x的值为_____。
②若加入的 FeSO4·7H2O 部分变质,会导致测定的 x 值_____(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
碳酸亚铁(白色固体,难溶于水)是一种重要的工业原料,可用于制备补血剂乳酸亚铁,也可用作可充电电池的电极。某研究小组通过下列实验,寻找利用复分解反应制备FeCO3的最佳方案:
实验 | 试剂 | 现象 | |
滴管 | 试管 | ||
0.8 mol/L FeSO4溶液 (pH=4.5) | 1 mol/L Na2CO3溶液 (pH=11.9) | 实验Ⅰ:立即产生灰绿色沉淀,5min后出现明显的红褐色 | |
0.8 mol/L FeSO4溶液 (pH=4.5) | 1 mol/L NaHCO3溶液 (pH=8.6) | 实验Ⅱ:产生白色沉淀及少量无色气泡,2min后出现明显的灰绿色 | |
0.8 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2 溶液(pH=4.0) | 1 mol/L NaHCO3溶液 (pH=8.6) | 实验Ⅲ:产生白色沉淀及无色气泡,较长时间保持白色 |
(1)实验I中红褐色沉淀产生的原因可用如下反应表示,请补全反应:_____________
Fe2++ + + H2O Fe(OH)3 + HCO3−
(2)实验II中产生FeCO3的离子方程式为__________________。
(3)为了探究实验III中NH4+所起的作用,甲同学设计了实验IV进行探究:
| 操作 | 现象 |
实验IV | 向0.8 mol/L FeSO4溶液中加入________,再加入一定量Na2SO4固体配制成混合溶液(已知Na+对实验无影响,忽略混合后溶液体积变化)。再取该溶液一滴管,与2mL 1mol/L NaHCO3溶液混合 | 与实验III现象相同 |
实验IV中加入Na2SO4固体的目的是_________。
对比实验II、III、IV,甲同学得出结论:NH4+水解产生H+,降低溶液pH,减少了副产物Fe(OH)2的产生。
乙同学认为该实验方案不够严谨,应补充的对比实验操作是:_________,再取该溶液一滴管,与2mL 1mol/L NaHCO3溶液混合。
(4)小组同学进一步讨论认为,定性实验现象并不能直接证明实验III中FeCO3的纯度最高,需要利用如图所示的装置进行定量测定。分别将实验I、II、III中的沉淀进行过滤、洗涤、干燥后称量,然后转移至A处的广口瓶中。
① 补全A中装置并标明所用试剂。____________
② 为测定FeCO3的纯度,除样品总质量外,还需测定的物理量是____________。
(5)实验反思:经测定,实验III中的FeCO3纯度高于实验I和实验II。通过以上实验分析,制备FeCO3实验成功的关键因素是____________。