【化学——选修5:有机化学基础】(15分)
有机物丙(C13H18O2)是一种香料,其合成路线如图所示。其中A的相对分子质量通过质谱法测得为56,它的核磁共振氢谱显示只有两组峰;D可以发生银镜反应,在催化剂存在条件下1 mol D与2 mol H2反应可以生成乙;丙中含有两个-CH3
(1)A的结构简式为 ;乙的分子式为 。
(2)C与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式_________________。
(3)D所含官能团的名称是 ;D有多种同分异构体,其中与其所含官能团相同的同分异构体有 种(不考虑立体异构)。
(4)甲与乙反应的化学方程式为 。
(5)写出满足下列条件的有机物的结构简式 ⅰ与乙互为同分异构体;ⅱ遇FeCl3溶液显紫色;ⅲ其苯环上的一溴代物只有两种。
【化学——选修3:物质结构与性质】(15分)
Q、R、X、Y、Z为周期表中原子序数依次递增的前四周期元素。已知:
①Q为元素周期表中原子半径最小的元素;
②R的基态原子中电子占据三种能量不同的能级,且每种能级中的电子总数相同;
③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍;
④Q、R、Y三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体,Q、R两种元素组成的原子个数比为1:1的化合物N的质荷比最大值为78;
⑤Z有“生物金属”之称,Z4+离子和氩原子的核外电子排布相同。
请回答下列问题(答题时,Q、R、X、Y、Z用所对应的元素符号表示)
(1)化合物M的空间构型为 ,其中心原子采取 杂化;化合物N在固态时的晶体类型为 。
(2)R、X、Y三种元素的第一电离能由小到大的顺序为 。
(3)由上述一种或多种元素组成的与RY2互为等电子体的分子为 (写分子式)。
(4)Z原子基态时的外围电子排布式为 ;Z的一种含氧酸钡盐的晶胞结构如图所示,晶体内与每个Z原子等距离且最近的氧原子数为 。
(5)由R、X、Y三种元素组成的RXY-离子在酸性条件下可与NaClO溶液反应,生成X2、RY2等物质。该反应的离子方程式为 。
【化学——选修2:化学与技术】(15分)
煤是重要的能源,也是生产化工产品的重要原料。试用所学知识,解答下列问题:
(1)煤的转化技术包括煤的气化技术和液化技术。
煤的液化技术又分为 和
(2)在煤燃烧前需对煤进行脱硫处理。煤的某种脱硫技术的原理如下图所示:
这种脱硫技术称为微生物脱硫技术。该技术的第一步反应的离子方程式为 ;第二步反应的离子方程式为 。
(3)工业煤干馏得到的产品有焦炭、 、 等。
(4)湿式石灰石—石膏法脱硫工艺是烟气脱硫技术中最成熟的一种方法。其工艺流程是:烟气经锅炉预热器出来,进入电除尘器除掉大部分粉煤灰烟尘,再经过一个专门的热交换器,然后进入吸收塔,烟气中的SO2与含有石灰石的浆液进行气液接触,通入空气后生成石膏,经脱硫的烟气,应用循环气体加热器进行再加热,进入烟囱,排入大气。
①写出湿法石灰石—石膏法脱硫所涉及的化学反应方程式___________________________________。
②用石灰石浆液作SO2吸收剂而不用熟石灰吸收SO2的原因是____________________________________
③上述过程中得到的石膏,如果含氯化合物(主要来源于燃料煤)超过杂质极限值,则石膏产品性能变坏。工业上消除可溶性氯化物的方法是____________________________。
(5)某化学兴趣小组为了测定烟气脱硫所得石膏的组成(CaSO4·xH2O)即测定x值,做如下实验:将石膏加热使之脱水,加热过程中固体的质量与时间的变化关系如图所示。
数据表明当固体的质量为2.72g后不再改变。①石膏的化学式为_______________。②图像中AB段对应化合物的化学式为_________________。
15分)运用化学反应原理研究氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义
(1)硫酸生产过程中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),平衡混合体系中SO3 的百分含量和温度的关系如右图所示,根据下图回答下列问题:
①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的△H__________0(填“>”或“<”),
②一定条件下,将SO2与O2以体积比2:1置于一体积不变的密闭容器中发生以上反应,能说明该反应已达到平衡的是 。
a.体系的密度不发生变化
b.SO2与SO3的体积比保持不变
c.体系中硫元素的质量百分含量不再变化
d.单位时间内转移4 mol 电子,同时消耗2 mol SO3
e.容器内的气体分子总数不再变化
(2)一定的条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。图1表示在此反应过程中的能量的变化,图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。
①该反应的平衡常数表达式为 ,升高温度,平衡常数 (填“增大”或“减小”或“不变”)。
②由图2信息,计算0~10min内该反应的平均速率v(H2)= ,从11min起其它条件不变,压缩容器的体积为1L,则n(N2)的变化曲线为 (填“a”或“b”或“c”或“d”)
③图3 a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是 点,温度T1 T2(填“>”或“=”或“<”)
(3)若将等物质的量的SO2与NH3溶于水充分反应,所得溶液呈 性,所得溶液中c(H+)-c(OH-)= (填写表达式)(已知:H2SO3:Ka1=1.7×10-2,Ka2=6.0×10-8,NH3·H2O:Kb=1.8×10-5)
(14分)工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下:
请回答下列问题:
(1)步骤①所得废渣的成分是 (写化学式),操作I的名称 。
(2)步骤②、③的变化过程可简化为(下式R表示VO2+,HA表示有机萃取剂):
R2(SO4)n (水层)+ 2nHA(有机层)2RAn(有机层) + nH2SO4 (水层)
②中萃取时必须加入适量碱,其原因是 。
③中X试剂为 。
(3)⑤的离子方程式为 。
(4)25℃时,取样进行试验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:
pH | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2.0 | 2.1 |
钒沉淀率% | 88.1 | 94.8 | 96.5 | 98.0 | 98.8 | 98.8 | 96.4 | 93.1 | 89.3 |
结合上表,在实际生产中,⑤中加入氨水,调节溶液的最佳pH为 ;
若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)< 。
(已知:25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)
(5)该工艺流程中,可以循环利用的物质有 和 。
(14分)某兴趣小组同学在实验室用加热1-丁醇、浓H2SO4和溴化钠混合物的方法来制备1-溴丁烷,并检验反应的部分副产物,设计了如图所示装置,其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出。
请根据实验步骤,回答下列问题:
(1)关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水,给A加热30分钟,制备1-溴丁烷。
竖直冷凝管接通冷凝水,进水口是_____(填“I”或“Ⅱ”);冷凝回流的主要目的是________。
(2)理论上,上述反应的副产物可能有:丁醚(CH3CH2CH2CH2-O-CH2CH2CH2CH3)、1-丁烯、溴化氢、硫酸氢钠、水等。熄灭酒精灯,在竖直冷凝管上方塞上塞子并打开a,利用余热继续反应直至冷却,通过B、C装置检验部分副产物。
B、C中应盛放的试剂分别是_________和 ,写出C装置中主要的化学方程式:_______________。
(3)为了进一步分离提纯1-溴丁烷,该兴趣小组同学查得相关有机物的数据如表所示:
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ |
1-丁醇 | -89.5 | 117.3 |
1-溴丁烷 | -112.4 | 101.6 |
丁醚 | -95.3 | 142.4 |
1-丁烯 | -185.3 | -6.5 |
请你补充下列实验步骤,直到分离出1-溴丁烷。
①待烧瓶冷却后,拔去竖直的冷凝管;
②_______;③_______;④_______;⑤_______,收集所得馏分。
(4)若实验中所取1-丁醇、NaBr分别为7.4 g、13.0 g,蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6 g1-溴丁烷,则1-溴丁烷的产率是_____。(保留2位有效数字)