陕西省咸阳市2020届-2022届高考化学三年模拟(二模)试题汇编-非选择题1
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一、工业流程题
1.(2020·陕西咸阳·统考二模)铬鞣剂[Cr(OH)SO4]可用于提高皮革的耐曲折强度。一种以铬渣(含Cr2O3及少量Fe2O3、CaO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备Cr(OH)SO4的工艺流程如图:
回答下列问题:
(1)“焙烧”时,Cr2O3转化为Na2CrO4的化学方程式为__。
(2)“水浸”过程中,物料的粒度(颗粒大小)对铬残余量的影响如图所示,则最佳反应条件为__。
(3)“滤渣1”中有一种成分为铁铝酸四钙(Ca4Fe2Al2O10),是制造水泥的原料之一,用氧化物的形式表示其化学式__。
(4)“滤渣2”主要成分为Al(OH)3和__(填化学式),“过滤2”后,将溶液pH调至a,a__6.5(填“小于”或“大于”),目的是__(用离子方程式表示)。
(5)已知CH3OH在酸性条件下可被氧化生成CO2,写出Na2Cr2O7与CH3OH反应生成Cr(OH)SO4的化学方程式__。
(6)某厂用m1kg的铬渣(含Cr2O340%)制备Cr(OH)SO4,最终得到产品m2kg,则产率为__。
2.(2021·陕西咸阳·统考二模)碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌剂等方面应用广泛。种以辉铜矿(Cu2S,含有SiO2和少量Fe2O3等杂质)为原料制备酸式碳酸铜的流程如图所示:
已知:①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子
Fe2+
Fe3+
Cu2+
Mn2+
开始沉淀的pH
7.5
2.7
5.6
8.3
完全沉淀的pH
9.0
3.7
6.7
9.8
②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定,在热水中会分解生成NH3;
③Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-8。
回答下列问题:
(1)滤渣经CS2提取后可获得一种淡黄色副产品,写出浸取时Cu2S发生反应的离子方程式___________,回收淡黄色副产品过程中温度控制在50~60℃之间,不宜过高或过低的原因是___________
(2)常温下“除铁"时加入的试剂A为___________,调节pH的范围为___________
(3)写出“沉锰"过程中反应的离子方程式___________
(4)“赶氨"操作的目的是___________
(5)测定副产品MnSO4·H2O样品的纯度:准确称取样品14.00g,加蒸馏水配成100mL溶液,取出25.00mL用标准的BaCl2溶液测定,完全反应后得到了4.66g沉淀,则此样品的纯度为___________(保留到小数点后两位)。
3.(2022·陕西咸阳·统考二模)随着人们对电动汽车需求的进一步扩大,高能量、高电流的锌系二次碱性电池受到市场的期待,但是锌电池在充放电过程中存在变形、枝晶、腐蚀和钝化等问题,目前采用氢氧化钙处理氧化锌工艺得到锌酸钙作为电极的活性物质,使以上情况得到极大改善。一种锌酸钙的化学式为:Ca[Zn(OH)3]2·2H2O,其制备流程如下:
请回答下列问题:
(1)Zn(OH)2是两性氢氧化物,与NaOH反应的方程式为Zn(OH)2+2NaOH = Na2ZnO2+2H2O。ZnO是两性氧化物,则反应釜中发生反应的离子方程式为___________
(2)球磨机是用研磨体摩擦、冲击物料使其研磨成粉末的设备。研磨过程加入Ca(OH)2粉末时,通入Ar气的作用是___________ 。
(3)ZnO和锌酸钙在KOH溶液中的溶解情况如下图所示。从反应釜进入球磨机的混合物中主要含有锌酸钾,加入Ca(OH)2粉末,转化为锌酸钙,请从平衡移动的角度分析原因___________是。流程中第二次加入ZnO粉末的目的_______
(4)滚动球磨6-24小时的目的是___________。
(5)操作I为___________。干燥产品时必须在低温减压条件下进行,理由是_______
二、原理综合题
4.(2020·陕西咸阳·统考二模)NO、NO2是大气污染物,但只要合理利用,NO、NO2也是重要的资源。回答下列问题:
(1)氨的合成。已知:N2和H2生成NH3的反应为:N2(g)+H2(g)NH3(g) ΔH=-46.2kJ·mol-1
在Fe催化剂作用下的反应历程为(※表示吸附态):
化学吸附:N2(g)→2N※;H2(g)2H※;
表面反应:N※+H※NH※;NH※+H※NH2※;NH2※+H※NH3※;
脱附:NH3※NH3(g)
其中N2的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。则利于提高合成氨平衡产率的条件有( )
A.低温 B.高温 C.低压 D.高压 E.催化剂
(2)NH3还原法可将NO还原为N2进行脱除。已知:
①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-1530kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+180kJ·mol-1
写出NH3还原NO的热化学方程式__。
(3)亚硝酰氯(ClNO)是合成有机物的中间体。将一定量的NO与Cl2充入一密闭容器中,发生反应:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) △H<0。平衡后,改变外界条件X,测得NO的转化率α(NO)随X的变化如图所示,则条件X可能是__(填字母代号)。
a.温度 b.压强 c. d.与催化剂的接触面积
(4)在密闭容器中充入4molCO和5molNO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJ•mol-1,如图甲为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系曲线图。
①温度T1__T2(填“>”或“<”)。
②若反应在D点达到平衡,此时对反应进行升温且同时扩大容器体积使平衡压强减小,则重新达到平衡时,D点应向图中A~G点中的__点移动。
③探究催化剂对CO、NO转化的影响。某研究小组将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO含量,从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率),结果如图乙所示。温度低于200℃时,图中曲线I脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为__;a点__(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率,说明其理由__。
5.(2021·陕西咸阳·统考二模)烟气中SO2的大量排放给人类的生存环境造成了严重破坏,工业上通常采用以下三种方法实现烟气中硫的回收。
(1)CO还原法:SO2(g)+2CO(g)S(1)+2CO2(g)
①已知CO(g)、S(1)的燃烧热分别为283kJ•mol-1、529kJ•mol-1,则反应SO2(g)+2CO(g)S(1)+2CO2(g)的△H=___________
②一定压强下,发生反应2CO(g)+SO2(g)S(1)+2CO2(g),平衡时SO2的转化率α(SO2)与投料比的比值[=y]、温度T的关系如图所示。则平衡时,CO的转化率:N___________M(填“>”、“<”或“=”,下同),逆反应速率:N___________P。
③某温度下,向1L密闭容器中充入2molCO和1molSO2,发生反应:2CO(g)+SO2(g)S(1)+2CO2(g),达到平衡后,测得混合气体中CO2的物质的量为1.2mol。则该温度下反应的平衡常数K=___________
(2)氧化锌吸收法:配制ZnO悬浊液,在吸收塔中封闭循环脱硫。测得pH吸收效率η随时间t的变化如图1所示;溶液中部分微粒与pH的关系如图2所示。
①为提高SO2的吸收效率η。可采取的措施有:增大悬浊液中ZnO的量、适当提高单位时间内烟气的循环次数、___________
②图1中的pH-t曲线ab段主要反应的化学方程式为___________
③pH=7时,溶液中=___________
(3)电解法:按图3所示装置,利用惰性电极电解含SO2的烟气回收S及H2SO4。
①阴极的电极反应式为___________
②每处理含19.2gSO2的烟气,理论上回收S、H2SO4的物质的量分别为___________、___________。
6.(2022·陕西咸阳·统考二模)气态含氮化合物既是固氮的主要途径,也是大气污染物。气态含氮化合物及相关反应是新型科研热点。请回答下列问题:
(1)用NH3催化还原NO,可以消除氮氧化物的污染。已知:
①4NH3(g)+3O2(g)2 = N2(g)+6H2O(g)ΔH=-akJ/mol
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=-bkJ/mol
写出NH3还原NO至N2和水蒸气的热化学方程式_____。
(2)恒容密闭容器中,在Ni作催化剂条件下,NH3分解反应如下:
2NH3(g)N2(g)+3H2(g),不同温度下,NH3分解率随时间的变化如图所示,则曲线①②中,温度较低的曲线为_____
(3)东南大学王金兰课题组提出合成氨的“表面氢化机理”如图所示,在较低的电压下实现氮气的还原合成氨。
已知:第一步:*H++e- = *H(快)(吸附在催化剂表而的物种用*表示);
第二步:N2+2*H =中间体(吸附在催化剂表面)(慢);
第三步:___________ (快)(写出第三步的方程式)。其中,第二步为决速步,原因是___________。该法较传统工业合成氨法,具有能耗小、环境友好的优点。
(4)向一恒定温度的刚性密闭容器中充入物质的量之比为1:1的N2和H2混合气体,初始压强为30MPa,在不同催化剂作用下反应,相同时间内H2的转化率随温度的变化如图所示,b点v正___________v逆(填“>”、“<”或“=”)。图中a点混合气体平均相对分子质量为18.75,a点对应温度下反应的平衡常数Kp=___________(保留两位有效数字,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压物质的量分数)
(5)氨不仅应用于化肥生产,也可以应用于能源领域,与氢氧燃料电池比,氨氧燃料电池有其独特优势。某研究小组设计的氨氧燃料电池装置如图所示,则电极1的电极反应式为___________标准状况下,当3.36LO2参加反应时,生成N2的物质的量为_______
三、有机推断题
7.(2020·陕西咸阳·统考二模)磷酸氯喹是一种广谱抗疟疾和抗炎药,临床试验证明:该药物在细胞水平上能有效抑制新型冠状病毒的感染。磷酸氯喹可由氯喹()和磷酸在一定条件下制得。氯喹的合成路线如图:
已知:①A为芳香族化合物;②;③具有酸性。
回答下列问题:
(1)A的结构简式为__,F的名称为__,H中的含氧官能团名称为__。
(2)A→B、F→G的反应类型分别为__。
(3)写出C与NaOH反应的化学方程式__。
(4)碳原子上连接有4个不同的原子或原子团时,该碳原子称为手性碳。B与足量H2加成后的产物为X,写出X的结构简式,并用※标识手性碳__。
(5)Y是G的同系物,分子式为C5H11NO2,其同时含有氨基和羧基的同分异构体有__种,其中核磁共振氢谱有4组峰,峰面积之比为6:2:2:1的结构简式为__。
8.(2021·陕西咸阳·统考二模)李时珍在(本草纲目》中盛赞海南香料:“海南沉香,一片万钱,冠绝天下。”下图是种香料H的合成流程。回答下列问题:
已知:①++HCl
②RCHO+R'CH2ClRCH=CHR'
③R1COOR2+R3OHR1COOCR3+R2OH
(1)A的名称是___________,D→E的反应类型是___________
(2)B→C的化学方程式为___________
(3)D中官能团的名称是___________,G的结构简式为___________
(4)H与足量NaOH溶液共热的化学方程式为___________
(5)有机物X为E的同分异构体,写出满足下列条件的X的结构简式___________
①能与FeCl3溶液发生显色反应
②能发生银镜反应
③苯环上只有一种化学环境的氢
(6)请设计合理路线,以乙醇为原料合成CH3CH=CHCH3,其他所需试剂任选。__________
9.(2022·陕西咸阳·统考二模)氯法齐明是一种抗麻风药物,对新冠病毒表现出强大的抗病毒活性,并能缓解与重症新冠病毒相关的过度炎症反应,可通过以下路线合成。
已知:+ROH
请回答下列问题:
(1)A的名称为___________,C中含氧官能团的名称是___________。
(2)反应⑤的反应类型为___________,I的结构简式为___________。
(3)反应④的化学方程式为___________。
(4)化合物M是B的同分异构体,已知M与B具有相同官能团,则M的可能结构有___________种,其中核磁共振氢谱为两组峰,且峰面积比为2:1的结构简式为___________(只写一种即可)
(5)请仿照题中合成路线图,设计以 和乙烯为主要原料合成 的路线:___________。 (其它试剂及溶剂任选)。
参考答案:
1. 2Cr2O3+ 4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4 +4CO2 物质的粒度为60目时 4CaO·Fe2O3·Al2O3 H2SiO3 小于 2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O Na2Cr2O7+CH3OH+3H2SO4=2Cr(OH)SO4+CO2+ Na2SO4+4H2O
【分析】以铬渣(含Cr2O3及少量Fe2O3、CaO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备Cr(OH)SO4,先加入碳酸钠、通入空气进行焙烧,再经过水浸、过滤除去固体杂质Fe2O3,调pH除去杂质氢氧化铝和氢氧化铁,最后通过氧化还原反应生成目标产物Cr(OH)SO4。
【详解】(1)“焙烧”时,Cr2O3转化为Na2CrO4,Cr元素的化合价升高,反应为氧化还原反应,还需氧化剂O2,根据电子守恒配平方程式为2Cr2O3+ 4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4 +4CO2。
(2)根据图示可知,当物质的粒度为60目时,铬的残余量最少,故最佳反应条件为物质的粒度为60目时。
(3)铁铝酸四钙(Ca4Fe2Al2O10),用氧化物的形式表示其化学式为4CaO·Fe2O3·Al2O3。
(4)步骤过滤1后溶液中存在偏铝酸钠和硅酸钠等杂质,调节pH使其转化为沉淀Al(OH)3和H2SiO3,故滤渣2主要成分为Al(OH)3和H2SiO3 。“过滤2”后,将溶液pH调至a,是为将2CrO42-转化为Cr2O72-,酸性条件下可以实现转化,故a小于6.5实现2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O的转化。
(5)根据条件CH3OH在酸性条件下可被氧化生成CO2, Na2Cr2O7与CH3OH反应生成Cr(OH)SO4为氧化还原反应,其中碳元素、铬元素的化合价发生改变,根据电子守恒得化学反应方程式为Na2Cr2O7+CH3OH+3H2SO4=2Cr(OH)SO4+CO2+ Na2SO4+4H2O。
(6)最终得到产品Cr(OH)SO4m2kg,其中铬元素的含量为kg,原料中铬元素的含量为,则产率为。
2. Cu2S+2MnO2+8H+=2Cu2++S+2Mn2++4H2O 温度过低,硫的溶解速率小;温度过高,CS2易挥发 CuO(其他合理答案均可) 3.7~5.6或3.7≤pH<5.6 Mn2+++NH3=MnCO3↓+ 防止[Cu(NH3)4]SO4生成,提高产品的产率 96.57%
【分析】浮选精矿与MnO2、硫酸反应生成一种淡黄色副产品,即S、Cu的化合价升高,Mn原子的化合价降低,生成硫酸锰、硫酸铜、单质硫和水,少量Fe2O3等杂质溶于硫酸,则SiO2不溶,滤渣I为SiO2;加入CuO、Cu(OH)2或碱式碳酸铜调节pH,使铁离子生成氢氧化铁沉淀;过滤,向滤液中加入碳酸氢铵、氨气,生成碳酸锰沉淀和铵根离子;通入热空气,赶走多余的氨气,使溶液中的铜离子生成碱式碳酸铜。
【详解】(1)分析可知,浮选精矿与MnO2、硫酸反应生成一种淡黄色副产品,生成硫酸锰、硫酸铜、单质硫和水,离子方程式为Cu2S+2MnO2+8H+=2Cu2++S+2Mn2++4H2O;制取硫的二硫化碳溶液时,温度控制在50~60℃之间,温度过低,硫的溶解速率小;温度过高,CS2易挥发;
(2)“除铁"时加入的试剂A为CuO或Cu(OH)2或碱式碳酸铜;调节pH使铁离子生成氢氧化铁,但不能生成氢氧化铜,则范围为3.7~5.6或3.7≤pH<5.6;
(3)“沉锰"过程中锰离子与碳酸氢根离子、氨分子反应生成碳酸锰沉淀和铵根离子,反应的离子方程式为Mn2+++NH3=MnCO3↓+;
(4)过量的氨气与铜离子反应生成配离子,则“赶氨"操作的目的是防止[Cu(NH3)4]SO4生成,提高产品的产率;
(5) 4.66g沉淀为硫酸钡,即物质的量为0.02mol,则n(SO)=n(MnSO4·H2O)=0.02mol÷25.00mL×100mL=0.08mol,样品的纯度=×100%=96.57%。
3.(1)ZnO+2OH-=ZnO+H2O
(2)防止Ca(OH)2遇到空气中CO2转化为CaCO3
(3) 在碱性溶液中,锌酸钾溶解度大于锌酸钙的溶解度,加入Ca(OH)2粉末,增大Ca2+浓度,使锌酸钙溶解平衡向沉淀生成的方向移动 调整ZnO与Ca(OH)2的物质的量之比为2:1
(4)使ZnO固体与KOH溶液充分混合,反应充分
(5) 过滤 防止高温下产物分解失去结晶水
【分析】氧化锌粉末在反应釜中和氢氧化钾溶液反应生成K2ZnO2,加入氢氧化钙使其转化为锌酸钙,最后加入氧化性粉末搅拌过滤洗涤干燥得到产品,据此解答。
(1)
依据已知信息和两性化合物的性质可判断ZnO在反应釜中发生反应的离子方程式为ZnO+2OH-=ZnO+H2O;
(2)
由于空气中含有二氧化碳,能被氢氧化钙溶液吸收,所以通入Ar气的作用是防止Ca(OH)2遇到空气中CO2转化为CaCO3;
(3)
由于在碱性溶液中,锌酸钾溶解度大于锌酸钙的溶解度,加入Ca(OH)2粉末,增大Ca2+浓度,使锌酸钙溶解平衡向沉淀生成的方向移动;根据产品的化学式Ca[Zn(OH)3]2·2H2O可判断流程中第二次加入ZnO粉末的目的调整ZnO与Ca(OH)2的物质的量之比为2:1;
(4)
滚动球磨6~24小时的目的是使ZnO固体与KOH溶液充分混合,反应充分,提高产率。
(5)
由于操作I得到滤液,则其操作为过滤。由于产品含有结晶水,则干燥产品时必须在低温减压条件下进行的理由是防止高温下产物分解失去结晶水。
4. AD 4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-2070kJ·mol-1 ac > A 温度较低时,催化剂的活性偏低 不是 因为反应是放热反应,根据线Ⅱ可知,a点对应温度的平衡脱氮率应该更高
【分析】根据合成氨的热化学方程式可知该反应为放热反应和气体分子数减少的反应。2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) △H<0,该反应为放热反应和气体分子数减少的反应,由图可知改变外界条件X后,NO的转化率α(NO)减小。根据2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJ•mol-1可知,该反应为放热反应。
【详解】(1)合成氨反应为放热反应,气体分子数减少的反应。
A. 低温有利于平衡正向移动,提高氨气产率,A正确;
B.高温平衡逆向移动,氨气的产率降低,B错误;
C.低压平衡逆向移动,不利于提高氨气产率,C错误;
D.高压平衡正向移动,有利于提高氨气产率,D正确;
E.催化剂仅改变反应速率,不改变化学平衡,不能提高产率,E错误;
答案选AD。
(2)NH3还原法将NO还原为N2进行脱除,写出化学反应方程式:4NH3+6NO=5N2+6H2O根据①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-1530kJ·mol-1②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+180kJ·mol-1求ΔH,ΔH=ΔH1-3×ΔH2=(-1530-3×180)kJ·mol-1=-2070kJ·mol-1
故热化学方程式为:4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-2070kJ·mol-1 。
(3)根据热化学方程式可知,该反应为放热反应,也是气体分子数减少的反应。由图可知改变外界条件X后,NO的转化率α(NO)减小,说明平衡逆向移动。
a.升高温度,平衡逆向移动,符合图象,a正确;
b.增大压强,平衡正向移动,不符合图象,b错误;
c.增大的值,相当于增加了NO的浓度,平衡虽正向移动但α(NO)减小,c正确;
d.增大与催化剂的接触面积,只加快反应速率,不影响平和,d错误;
答案选ac。
(4)反应为放热反应,图甲为平衡时NO的体积分数随温度、压强改变的变化趋势。
①当压强一定时(确定横坐标为定值),T1温度下平衡时NO的体积分数比T2大,温度升高,钙平衡向逆向移动,平衡时NO的体积分数增大,故T1>T2。在密闭容器中充入4molCO和5molNO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJ•mol-1,如图甲为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系曲线图。
②对反应进行升温且同时扩大容器体积使平衡压强减小,平衡逆向移动,则重新达到平衡时,NO的体积分数增大,故D点应向图中的A点移动。
③温度较低时,催化剂的活性较低,故温度低于200℃时,图中曲线I脱氮率随温度升高而变化不大。催化剂不改变转化率,且反应为放热反应,根据线Ⅱ可知,a点对应温度的平衡脱氮率应该更高,故a点不是对应温度下的平衡脱氮率。
【点睛】注意影响化学平衡移动和化学反应速率因素的不同,催化剂仅影响化学反应速率,不影响化学平衡的移动。根据勒夏特列原理,如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
5. -37.0kJ·mol-1 > < 调节溶液的pH至6.8以上 ZnSO3+SO2+H2O=Zn(HSO3)2 SO2+4H++4e-=S↓+2H2O 0.1mol 0.2mol
【详解】(1)①根据CO(g)和S(l)的燃烧热可得热化学方程式:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566kJ/mol,S(l)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-529kJ/mol,将第一个反应减去第二个反应,即得SO2(g)+2CO(g) S(1)+2CO2(g),其ΔH=-566kJ/mol+529kJ/mol=-37kJ/mol。
②先考虑M点和P点,以确定y1和y2的大小。M点和P点温度相同,M点的SO2的转化率大于P点,说明在起始时若SO2的物质的量相同,则CO的物质的量M点大于P点,即y1大于y2。再考虑M点和N点:M点和N点SO2的转化率相同,假设起始时SO2的物质的量相等,则即转化的SO2也相等,转化的CO也相等;由于y1大于y2,即起始时M点大于N点,则起始时CO的物质的量M点大于N点,所以CO的转化率M点小于N点,即CO的转化率:N>M。曲线上的任意一点都是平衡状态,正逆反应速率相等,在相同压强下,N点和P点相同,但P点温度高于N点,温度升高,反应速率加快,所以逆反应速率:N<P。
③起始时CO的物质的量浓度为2mol/L,SO2的物质的量浓度为1mol/L,达到平衡后, CO2的物质的量浓度为1.2mol/L。可列三段式:
则K===。
(2)①由图1可知,当pH在6.8以上时,η值比较大,所以可采取的措施还有调节溶液的pH至6.8以上。
②由图1可知,曲线ab段的pH在4~6,由图2可知,pH在4~6主要存在,所以发生的主要的反应的化学方程式为ZnSO3+SO2+H2O=Zn(HSO3)2。
③pH=7时,溶液中c(H+)=c(OH-),溶液中存在电荷守恒:2c(Zn2+)+c(H+)=c(OH-)+c()+2c(),由图2可知,溶液的pH=7时,溶液中c()=c(),所以溶液中=。
(3)②根据图3装置可知,阴极SO2发生还原反应,SO2得到电子生成S,电极反应式为:SO2+4H++4e-=S↓+2H2O。
②利用惰性电极电解含SO2的烟气回收S及H2SO4,则总反应式为3SO2+2H2O=S+2H2SO4。19.2gSO2的物质的量为0.3mol,所以得到硫0.1mol,H2SO40.2mol。
【点睛】计算2CO(g)+SO2(g) ⇌ S(1)+2CO2(g)平衡常数时,要注意S为液体,不计算在内。
6.(1)4NH3 (g)+6NO (g)=5N2(g)+6H2O (g) ΔH=(3b-a)kJ/mol
(2)②
(3) *N2H2+4H++4e-=2NH3 N2与*H反应过程中N≡N键断裂需要较高的能量
(4) > 0.014
(5) 2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O 0.1mol
【解析】(1)
①4NH3 (g)+3O2 (g)═2N2 (g)+6H2O (g)ΔH=-akJ/mol
②N2(g)+O2 (g)═2NO (g)ΔH=-bkJ/mol
根据盖斯定律:①-3×②得4NH3 (g)+6NO (g)=5N2(g)+6H2O (g)ΔH=(3b-a)kJ/mol,故答案为:4NH3 (g)+6NO (g)=5N2(g)+6H2O (g)ΔH=(3b-a)kJ/mol;
(2)
由图可知,T1时反应先达到平衡,反应速率快,温度高,故T1>T2,故温度较低的为曲线②,故答案为:②;
(3)
第二步中间产物为*N2H2,第一步+第二步+第三步=总反应,则第三步的方程式为*N2H2+4H++4e-=2NH3;N2与*H反应过程中N≡N键断裂需要较高的能量,所以三步中的决速步为第二步,故答案为:*N2H2+4H++4e-=2NH3;N2与*H反应过程中N≡N键断裂需要较高的能量;
(4)
T3的b点时,反应未达到平衡,说明v正>v逆;设起始氮气和氢气的物质的量为amol,设氮气转化物质的量为xmol,,a点混合气体平均相对分子质量为18.75=,解得x=0.2a,平衡时总物质的量为1.6a,则平衡后压强为=24MPa,p(N2)=×24MPa=12MPa,p(H2)=×24MPa=6Mpa,p(NH3)=×24MPa=6Mpa,Kp=,故答案为:>;0.014;
(5)
氨氧碱性燃料电池中,通入燃料的电极为负极,通入氧气的电极为正极,负极上氨气发生失电子的氧化反应,正极氧气发生得电子的还原反应,则电极1为负极,负极反应为2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O,电极2为正极,正极反应为O2+4e-+2H2O═4OH-,标准状况下,当3.36LO2物质的量为,转移电子的物质的量n(e-)=4n(O2)=4×0.15mol=0.6mol,则n(N2)=n(e-)=×0.6mol=0.1mol,故答案为:2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O;0.1mol。
7. 2-氨基丙酸 酯基和醛基 还原反应、取代反应 12
【分析】A在Fe/HCl条件下生成B,根据已知②可知,A中含有-NO2;通过C、D的分子式比较和反应条件可知,C发生酯基的水解反应生成D。F生成G为醇羟基间的脱水反应。
【详解】(1)根据已知②可知,A中含有-NO2,再根据A的分子式和B的结构可知,A的结构简式为;根据系统命名法,F的名称为2-氨基丙酸;根据H的结构简式可知,H中的含氧官能团名称为酯基和醛基。
(2)A→B发生脱氧加氢反应,反应类型为还原反应;F→G发生的是醇羟基间的脱水反应,反应类型取代反应。
(3)C与NaOH反应,即官能团酯基、-Cl发生反应,化学方程式为。
(4)碳原子上连接有4个不同的原子或原子团时,该碳原子称为手性碳。B与足量H2加成后的产物为X,X的结构简式为,分子中无对称轴根据已知标识手性碳为。
(5)Y是G的同系物,则Y结构中含有一个酯基和一个氨基,分子式为C5H11NO2,同时含有氨基和羧基的同分异构体碳骨架有C-C-C-C-COOH、、 ,对应氨基的位置分别有4种、3种、4种、1种,故满足条件的同分异构体共有12种,其中核磁共振氢谱有4组峰,峰面积之比为6:2:2:1的结构简式为。
【点睛】碳原子上连接有4个不同的原子或原子团时,该碳原子称为手性碳。注意手性碳原子4个键必须为单键,且链接不同的原子。同系物是指结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物,且必须是同一类物质(含有相同且数量相等的官能团)。
8. 丁酸 取代反应 +C2H5OH+H2O 羟基 +2NaOH+H2O 或
【分析】已知B与乙醇在浓硫酸加热的条件下反应生成C,则B为C水解的产物,其结构简式为;A与氯气发生取代反应生成B,则A为丁酸;D生成E发生已知②的反应,且发生在酚羟基的对位上,则E为;G与C发生已知①的反应,则G中含有醛基,且醛基与酚羟基相邻,故G为;有机物在酸性条件下生成H,H的分子式为C13H14O2,则有机物发生酯的水解反应后,再分子内酯化反应,H为,据此分析解答。
【详解】(1)分析可知,A为丁酸,含有官能团名称为羧基;D→E为发生已知②的反应,反应类型为取代反应,故答案为:丁酸;取代反应;
(2)B→C为与乙醇的酯化反应,化学方程式为+C2H5OH+H2O,故答案为:+C2H5OH+H2O;
(3)D含有酚羟基,属于酚类,甲基与酚羟基相邻,名称为邻甲基苯酚;分析可知,G的结构简式为,故答案为:羟基;;
(4)H为,含有酯基,水解后生成的酚羟基也能与NaOH反应,则方程式为+2NaOH+H2O,故答案为:+2NaOH+H2O;
(5)有机物X为E的同分异构体,分子式为C9H10O2,具备①能与FeCl3溶液发生显色反应,含有酚羟基,②能发生银镜反应,只有2个氧原子,其中一个为羟基,则只能含有醛基,③苯环上只有一种化学环境的氢原子,则苯环上的氢原子对称,故苯环还连有2个甲基,且对称,X的结构简式为或;故答案为:或;
(6)合成CH3CH=CHCH3,需要发生已知①的反应,需要ClCH2CH3和CH3CHO,乙醇与HCl取代可生成ClCH2CH3,乙醇氧化可生成乙醛,则流程为CH3CH2OHClCH2CH3;CH3CH2OHCH3CHO,CH3CHO与ClCH2CH3CH3CH=CHCH3。故答案为:;
9.(1) 对氯苯胺(或4-氯苯胺) 硝基
(2) 取代反应
(3)2+2KNO3+H2SO42+K2SO4+2H2O
(4) 5 或
(5)CH2=CH2 CH2Br=CH2Br HOCH2=CH2OH
【分析】A与B发生取代反应生成C,A的结构简式为,由题目信息中G的结构简式和F的分子式可知,反应④是苯环上引入硝基,F的结构简式为:,
(1)
根据B、C的结构简式,可推出A与B发生取代反应,A的结构简式为,则A的名称为对氯苯胺或4-氯苯胺;根据C的结构简式可知C中所含的含氧官能团是硝基,根据信息苯环上的氨基可以和羟基反应脱水结合H和氯法齐明的结构简式,则可推出I的结构简式为:,据此分析解题。
(2)
反应④中F原子邻位引入硝基,反应⑤中F原子被A取代,因此反应⑤的反应类型为取代反应;根据信息苯环上的氨基可以和羟基反应脱水结合H和氯法齐明的结构简式,则可推出I的结构简式为:。
(3)
由题目信息中G的结构简式和F的分子式可知,反应④是苯环上引入硝基,条件中的KNO3与H2SO4产生的HNO3与E发生取代反应则该反应的化学方程式为:2+2KNO3+H2SO42+K2SO4+2H2O。
(4)
B中苯环上的取代基有-F、-F-NO2,M与其具有相同官能团,则:①若两个F原子处于邻位,则有2种:或;②若两个F原子处于间
位,则或或;③若两个F原子处于对位,则有(B的结构);故M的可能结构有5种;其中核磁共振氢谱为两组峰,且峰面积比
2:1的结构简式为或
(5)
根据题目所给信息,可知合成路线如下: CH2=CH2 CH2Br=CH2Br HOCH2=CH2OH。
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