
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河南省新乡市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·河南新乡·二模)Zn3(PO4)2·2H2O(溶于酸,难溶于水)是一种无毒害作用的防锈颜料,利用锌浮渣(主要含Zn、ZnO、ZnCl2,还含少量的铁、锰、铜、铅及砷的化合物等)制取Zn3(PO4)2·2H2O的工艺流程如图:
回答下列问题:
(1)“浸出”时,下列措施能提高锌的浸取率的是__(填字母)。
A.用浓硫酸代替稀硫酸 B.适当升高浸取液的温度
C.将“浸渣”再次浸取 D.缩短“浸出”时间
(2)“除锰”时,Mn2+发生反应的离子方程式为__(S2O被还原为SO)。
(3)流程中除铁、砷时,当生成8.9gFeOOH和7.8gFeAsO4时,消耗H2O2__mol。
(4)“净化”时加锌粉的目的是__。
(5)“沉锌”时发生反应的化学方程式为__。
(6)“沉锌”至得到“产品”还需要经过的操作是__、洗涤、__。证明产品已洗涤干净的实验方法是__。
(7)Meyer等认为磷酸锌防腐机理是在钢铁表面形成组成近似为Zn2Fe(PO4)2·4H2O的覆盖膜,则在形成该覆盖膜的过程中,负极的电极反应式为__。
2.(2021·河南新乡·统考二模)纳米氧化锌具有极高的化学活性及优界的光催化活性,并具有抗红外线、紫外线辐射及杀菌功能,可用作催化材料、光化学用半导体材料。鸟粪石(MgNH4PO4)是一种优质复合化肥,在工业上主要用于氨氮废水的处理。以普通锌锰电池的锌皮[主要成分是Zn。还含有少量FeO和黏附的Zn(NH3)2Cl2]为原料制备纳米氧化锌和鸟粪石的主要流程如下:
(1)下列关于鸟粪石的叙述不正确的是_______(填标号)。
A.既属于铵盐又属于磷酸盐 B.既含有离子键又含有非极性键
C.既能与强酸反应又能与强碱反应 D.既可以水解呈酸性又可以水解呈碱性
(2)已知:Kb(NH3∙H2O)=1.8×10-5,Ka1(H2CO3)=4.7×10-7,Ka2(H2CO3)=4.5×10-11,则常温时,(NH4)2CO3溶液的pH_______(填“>”、“<”或“=”)7;求反应NH3∙H2O+⇌++H2O的平衡常数K=_______。
(3)“除铁”包括“氧化”和“沉铁”。“氧化”时,向“酸浸”后的溶液中加入过量的双氧水。反应的离子方程式为_______;检验“除铁”完全的实验操作是_______。
(4)将“过滤”后的滤液与MgSO4、Na2HPO4溶液反应。生成鸟粪石沉淀。已知常温下:Ksp(MgNH4PO4)=2.5×10-13,Ksp[Mg3(PO4)2]=9.8×10-25,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。氨氮的去除率和磷的利用率与溶液pH的关系如图所示。当pH为10.1-10.5时,除了生成鸟粪石外,还会生成的沉淀有_______(填化学式)。当pH>10.5时,氨氮的去除率和磷的利用率均减小的原因是_______。
(5)“中和”时,含锌溶液与(NH4)2CO3溶液反应,生成用于制备纳米氧化锌的碱式碳酸锌[Zn2(OH)2CO3]沉淀。设计制备碱式碳酸锌的实验方案:_______,洗涤,烘干得碱式碳酸锌[已知反应的适宜温度为50~60°C.实验中必须使用的试剂:乙醇(可降低碱式碳酸锌在水中的溶解度)和1mol•L-1的(NH)2CO3溶液]。
3.(2022·河南新乡·二模)某工业生产上用铜镍矿石(主要成分为CuS、NiS、FeS、SiO2及不溶于酸的杂质)制备胆矾CuSO4•5H2O的流程如图。
已知:有机萃取剂HR可以萃取Cu2+,其萃取原理(org为有机相)Cu2+(aq)+2HR(org)CuR2(org)+2H+(aq)。
回答下列问题:
(1)焙烧前粉碎的目的是____。
(2)“调节pH时,生成氢氧化铁沉淀的离子方程式为____,试剂X的最佳选择是___(填标号)。
a.HCl b.NaOH c.H2SO4 d.NH3•H2O
(3)25℃时,“调节pH”后,测得滤液中各离子浓度及相关数据如表所示。(lg2=0.3)
离子
Fe3+
Cu2+
Ni2+
Fe2+
浓度/(mol·L-1)
1.0×10-6
5.0
1.2
0
对应氢氧化物的Ksp
6.4×10-38
2.2×10-20
2.0×10-15
8.0×10-16
该滤液的pH为___;加入的Cu(OH)2____(填“已经”或“没有”)完全溶解。
(4)向“萃取”后的水相中加入一定量的NaClO和NaOH,能制得黑色不溶物NiOOH,该反应的化学方程式为___。
(5)“操作Ⅱ”包括洗涤,洗涤该沉淀的操作为___。
(6)将得到的胆矾产品做热重分析,测得的数据如图所示。
已知:杂质不分解,250℃时,胆矾失去所有结晶水。则A点胆矾分解得到的物质为___(填化学式);该胆矾产品的纯度为___(保留4位有效数字)。
二、原理综合题
4.(2020·河南新乡·二模)CH3OCH3(二甲醚)常用作有机合成的原料,也用作溶剂和麻醉剂。CO2与H2合成CH3OCH3涉及的相关热化学方程式如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.1kJ·mol-1
Ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24.5kJ·mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2(g) ΔH3
Ⅳ.2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH4
回答下列问题:
⑴ΔH4=__kJ·mol-1。
⑵体系自由能变ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0时反应能自发进行。反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的自由能变与温度的关系如图a所示,在298~998K下均能自发进行的反应为__(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
⑶在三个完全相同的恒容密闭容器中,起始时均通入3molH2和1molCO2,分别只发生反应Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ时,CO2的平衡转化率与温度的关系如图b所示。
①ΔH3__0(填“>”或“<”)。
②反应Ⅳ,若A点总压强为pMPa,则A点时CO2的分压为p(CO2)__pMPa(精确到0.01)。
③在B点对应温度下, K(Ⅰ)__(填“大于”“小于”或“等于”)K(Ⅲ)。
⑷向一体积为1L的密闭容器中通入H2和CO2,只发生反应Ⅳ。CO2的平衡转化率与压强、温度及氢碳比m[m=]的关系分别如图c和图d所示。
①图c中压强从大到小的顺序为__,图d中氢碳比m从大到小的顺序为__。
②若在1L恒容密闭容器中充入0.2molCO2和0.6molH2,CO2的平衡转化率为50%,则在此温度下该反应的平衡常数K=__(保留整数)。
5.(2021·河南新乡·统考二模)第五届联合国环境大会(UNEA-5)于2021年2月份在肯尼亚举行,会议主题为“加大力度保护自然,实现可持续发展”。有效去除大气中的H2S、SO2以及废水中的硫化物是环境保护的重要课题。
(1)氨水可以脱除烟气中的SO2.氨水脱硫的相关热化学方程式如下:
2NH3(g)+H2O(1)+SO2(g)=(NH4)2SO3(aq)∆H=akJ∙mol-1
(NH4)2SO3(aq)t+H2O(l)+SO2(g)=2NH4HSO3(aq)∆H=bkJ∙mol-1
2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)∆H=ckJ∙mol-1
反应NH3(g)+NH4HSO3(aq)+O2(g)=(NH4)2SO4(aq)的∆H=_______。(用含a、b、c的代数式表示)kJ∙mol-1)。
(2)SO2可被NO2氧化:SO2(g)+NO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)。当温度高于225℃时,反应速率v正=k正∙c(SO2)∙c(NO2),v逆=k逆∙c(SO3)∙c(NO),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。在上述温度范围内,k正、k逆与该反应的平衡常数K之间的关系为_______。
(3)在一定条件下,CO可以去除烟气中的SO2,其反应原理为2CO(g)+SO2(g)⇌2CO2(g)+S(g) ∆H>0。其他条件相同、以γ-Al2O3作为催化剂,研究表明,γ-Al2O3在240℃以上发挥催化作用。反应相同的时间,SO2的去除率随反应温度的变化如图1所示。下列有关SO2大除率的说法正确的是_______(填标号)。
A.240°C以下,SO2能够被催化剂吸附,温度升高,吸附能力减弱,SO2去除率降低
B.以γ-Al2O3作为催化剂,SO2去除率最高只能达到80%
C.温度高于500℃,SO2去除率降低是因为催化剂的活性降低
(4)在气体总压强分别为p1和p2时,反应2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g)在不同温度下达到平衡,测得SO3(g)及SO2(g)的物质的量分数如图2所示:
①压强:p1_______(填“>”或“<”)p2。
②若p1=0.81MPa,起始时充入一定虽的SO3(g)发生反应,计算Q点对应温度下该反应的平衡常数Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算。分压=总压×物质的量分数)MPa。
(5)电化学氧化法是一种高效去除废水中硫化物的方法,电解NaHS溶液脱硫的原理如图3所示。碱性条件下,HS-首先被氧化生成中间产物S,S容易被继续氧化而生成硫单质。
①阳极HS-氧化为S的电极反应式为_______。
②电解一段时间后,阳极的石墨电极会出现电极饨化,导致电极反应不能持续有效进行,其原因是_______。
6.(2022·河南新乡·二模)CO2是一种丰富的碳资源,将其清洁转化为高附加值化学品以实现资源利用是研究热点。
Ⅰ.合成CH3OH。在200~250℃的CO2加氢反应器中,主要反应有:
反应ⅰCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=-90kJ•mol-1
反应ⅱCO2(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=+41kJ•mol-1
反应ⅲCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
(1)△H3=____,反应ⅲ能够自发进行的条件是___(填“低温”、“高温”或“任何温度”)。
(2)某温度下,恒容密闭容器中,CO2和H2的起始浓度分别为3mol·L-1和4mol·L-1,若只发生反应ⅲ,达到平衡时,CH3OH的体积分数为20%,则CO2和H2的平衡转化率之比为___;该温度下反应ⅲ的平衡常数K=___L2•mol-2。
(3)一定条件下利用反应ⅲ制备甲醇,测得CO2的转化率与温度(T)、起始投料比(m)的关系如图所示。
①下列描述正确的是___(填标号)。
A.若m=,则m3最大
B.在T1℃前,v正>v逆;在T2℃时,v正
D.若反应一段时间后CH3OH和H2O的体积分数相同,则可判断上述反应达到平衡
②在T2℃时,不同投料比的CO2转化率趋于相近的原因是___。
Ⅱ.CO2电催化合成HCOOH。电催化反应器示意图如图所示。
(4)阴极上的电极反应式为____;该电解反应得到的副产品除H2外,还可能有___(任写一种)。
三、有机推断题
7.(2020·河南新乡·二模)黄连素具有抗癌抗菌的作用,一种以芳香化合物A为原料制备黄连素的合成路线如图:
回答下列问题:
(1)A的化学名称是__。
(2)反应②的化学方程式为__。
(3)④的反应类型是__。
(4)G的结构简式为__,I中含氧官能团的名称为__。
(5)芳香族化合物W、X是F的同分异构体,W的苯环上只有一个取代基,且属于α—氨基酸,则符合条件的W有__种,X是一种硝基化合物,其核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积比为6:3:2,则X的结构简式为__(写一种)。
(6)设计以苯和甲醛为起始原料制备的合成路线(无机试剂任用)___。
8.(2021·河南新乡·统考二模)有机物M可用于治疗室性早搏、室性心动过速、心室颤动等心血管疾病,其合成路线如图所示:
请回答下列问题:
(1)A的名称为_______,E中含氧官能团的名称为_______和_______。
(2)A→B的反应类型是_______,B→D的反应类型是_______。
(3)由B制备D的过程中有少量副产物G产生,它与D互为同分异构体,写出G的结构简式_______。
(4)化合物H与C为同分异构体,H能与新制的氧化铜悬浊液共热反应生成红色沉定,写出H发生银镜反应的化学方程式_______。
(5)写出同时满足下列条件的化合物F的一种同分异构体的结构简式_______。
①属于α一氨基酸;
②苯环上的一氯代物只有两种。
③分子中有2个手性碳原子(连接4个不相同的原子或原子团的碳原子)。
(6)已知乙烯在催化剂作用下与氧气反应可以生成环氧乙烷(),参照题干的合成路线流程图,写出以邻甲基苯酚()和乙醇为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用)。_______。
9.(2022·河南新乡·二模)某药物中间体F的合成路线之一如图所示。
请回答下列问题:
(1)A的化学名称为___,B分子中官能团的名称为___。
(2)B→C经历了两步反应,可表示为:
①B+HCHO→X
②X+HCl→C+H2O
则X的结构简式为___,反应①与反应②的反应类型分别为____、___。
(3)F与足量氢气发生反应的化学方程式为___。
(4)芳香族化合物M是E的同分异构体,同时满足以下条件的M的结构有___种;M的某种结构水解后的产物,核磁共振氢谱显示有三组峰,该水解产物的结构简式为___。
①能发生银镜反应②能发生水解反应③苯环上有6个取代基
(5)乙酰乙酸甲酯()可用于合成吡唑酮类药物。参考上述合成路线,设计以CH3OH为原料合成的合成路线。___(无机试剂和有机溶剂任用)
参考答案:
1. BC Mn2++S2O+2H2O=MnO2↓+2SO+4H+ 0.09 置换出铅 3ZnSO4+2Na3PO4+2H2O=Zn3(PO4)2·2H2O↓+3Na2SO4 过滤 干燥 取最后一次的洗涤液少许于试管中,加入盐酸酸化的溶液,若不产生沉淀,说明已洗涤干净 Fe-2e-=Fe2+
【分析】锌浮渣经过稀硫酸浸出时,锌浮渣中Zn、ZnO、ZnCl2、铁、锰、铅会与稀硫酸反应生成ZnSO4、FeSO4、MnSO4、PbSO4,而砷的化合物会与稀硫酸反应生成H3AsO3,铜不与稀硫酸反应,因此浸渣为铜;在上述浸出得到的液体中加入(NH4)S2O8, (NH4)S2O8会MnSO4发生离子反应:Mn2++S2O+2H2O=MnO2↓+2SO+4H+,经过滤1即可除去固体MnO2;在过滤1后的溶液中加入H2O2溶液,随着H2O2溶液的加入会发生如下离子反应:, ,同时,H3AsO3在氧化剂存在条件下被氧化成H3AsO4,方程式为,在净化过程中会和发生离子反应:,经过过滤2就可以除去、;过滤2得到的滤液中还剩余ZnSO4、PbSO4,锌比铅活泼,因此可以通过加入锌粉净化PbSO4,同时还不加入新杂质,反应的离子方程式为:,经过过滤3即可得到滤渣铅单质;经过过滤3得到的滤液中只剩下ZnSO4,往该溶液中加入Na3PO4发生反应,3ZnSO4+2Na3PO4+2H2O=Zn3(PO4)2·2H2O↓+3Na2SO4,将得到的沉淀物质用水洗涤数次,用氯化钡检验硫酸根离子,直到无硫酸根离子时,即可压滤得到成品Zn3(PO4)2·2H2O;据上述过程解答。
【详解】(1)A.用浓硫酸代替稀硫酸,铁会钝化不反应,降低浸出率, A项错误;
B.浸出率与液固比、浸出时间、搅拌时间、浸出温度有关,适当升高浸取液的温度,可以提高浸出率,B项正确;
C.将“浸渣”再次浸取,可以提高浸出率,C项正确;
D.缩短“浸出”时间,反应不充分时,会降低浸出率,D项错误;
故答案为:BC;
(2)据流程图可知,用稀硫酸浸出得到的液体中含有MnSO4,“除锰”时,加入(NH4)S2O8得到MnO2,故“除锰”发生离子反应为:Mn2++S2O+2H2O=MnO2↓+2SO+4H+。故答案为:Mn2++S2O+2H2O=MnO2↓+2SO+4H+;
(3)流程中除铁、砷时,在过滤1后的溶液中加入H2O2溶液,随着H2O2溶液的加入会发生如下离子反应:,,同时H3AsO3在氧化剂存在条件下被氧化成H3AsO4,方程式为,在净化过程中会和发生离子反应:,由上方程式可知当生成8.9gFeOOH和7.8gFeAsO4时,存在关系式,,解得x=0.05mol,y=0.04mol,因此消耗H2O2共0.09mol。故答案为:0.09;
(4)过滤2得到的滤液中还剩余ZnSO4、PbSO4,锌比铅活泼,因此可以通过加入锌粉置换出Pb,同时还不加入新杂质。故答案为:置换出铅;
(5)经过过滤3得到的溶液中只剩下Zn SO4,“沉锌”时往该溶液中加入Na3PO4发生反应:3ZnSO4+2Na3PO4+2H2O=Zn3(PO4)2·2H2O↓+3Na2SO4。故答案为:3ZnSO4+2Na3PO4+2H2O=Zn3(PO4)2·2H2O↓+3Na2SO4;
(6)由“沉锌”发生的反应可知,“沉锌”得到“产品”还含有部分杂质Na2SO4和水,过滤后需要再洗涤多次,把杂质洗干净之后才能干燥得到纯净的固体Zn3(PO4)2·2H2O;洗涤过程中,可以通过检验最后一次过滤的滤液中是否还含有硫酸根离子来验证产品是否已洗涤干净,验证硫酸根的办法是取最后一次的洗涤液少许于试管中,加入盐酸酸化的溶液,若不产生沉淀,说明已洗涤干净。故答案为:过滤;干燥;取最后一次的洗涤液少许于试管中,加入盐酸酸化的溶液,若不产生沉淀,说明已洗涤干净;
(7)磷酸锌防腐机理是在钢铁表面形成组成近似为Zn2Fe(PO4)2·4H2O的覆盖膜,则在形成该覆盖膜的过程中,钢铁里的活泼金属铁做负极,失电子变成亚铁离子,负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+。故答案为:Fe-2e-=Fe2+。
2. B > 846 静置,取少量上层清液,滴加KSCN溶液,无明显现象 减少 Mg3(PO4)2 OH-与NH和Mg2+反应生成NH3和Mg(OH)2 向含锌溶液中加入一定量的乙醇,搅拌,升温至50~60°C,在搅拌下慢慢滴加1mol·L(NH4)2CO3溶液至pH=7时停止滴加,过滤
【分析】锌皮浸酸后溶液中有锌离子和亚铁离子,向“酸浸”后的溶液中加入过量的双氧水使亚铁离子转化为铁离子,将“过滤”后的滤液与MgSO4、Na2HPO4溶液反应。生成鸟粪石沉淀,据此解题。
【详解】(1)从鸟粪石的化学式来看(MgNH4PO4)即属于铵盐又属于镁盐,磷酸根可与强酸反应生成磷酸,铵根可以与强碱反应,该物质为离子化合物,含有离子键,含有铵根则含有共价键,且为极性共价键,故B错误;
(2)根据电离平衡常数,Kb>Ka2,故(NH4)2CO3溶液的pH >7;;
(3) “氧化”时,向“酸浸”后的溶液中加入过量的双氧水,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+= 2Fe3++2H2O;一般用KSCN溶液检验铁离子,检验“除铁”完全的实验操作是静置,取少量上层清液,滴加KSCN溶液,无明显现象;
(4)①当镁磷比小于1.02时,随镁磷比的增大,增大Mg2+浓度,沉淀平衡向生成MgNH4PO4的方向移动,所以氨氮浓度减小。
②当pH为10.1~10.5时磷的利用率最高,所以除了生成鸟粪石外,还会生成Mg3(PO4)2;由于当pH> 10.5时,OH-与NH和Mg2+反应生成NH3和Mg(OH)2,所以氨氮去除率和磷的利用率均减小。
(5)由于乙醇可降低碱式碳酸镁在水中的溶解度,且反应的适宜温度为50~60°C,所以制备碱式碳酸锌的实验方案为:向含锌溶液中加入一定量的乙醇,搅拌,升温至50~60°C,在搅拌下慢慢滴加1mol·L(NH4)2CO3溶液至pH=7时停止滴加,过滤,洗涤,烘干得碱式碳酸锌。
3.(1)增大接触面积,提高反应速率
(2) 2Fe3++3Cu(OH)2=2Fe(OH)3↓+3Cu2+, c
(3) 3.6 已经
(4)2NiSO4+NaClO+4NaOH=2NiOOH↓+NaCl+2Na2SO4+H2O
(5)向过滤器中加入蒸馏水浸没沉淀,待蒸馏水流下后,重复操作2~3次。
(6) CuSO4•3H2O 96.53%
【分析】由题中流程可知,铜镍矿石(主要成分为CuS、NiS、FeS、SiO2及不溶于酸的杂质)粉碎焙烧,充分氧化,烟气的主要成分为二氧化硫,加稀硫酸酸浸,过滤,滤渣1为SiO2和不溶于酸的杂质,滤液中加入H2O2,氧化Fe2+生成Fe3+,再加入Cu(OH)2调节溶液pH,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,继续过滤,滤渣2为Fe(OH)3,滤液中加入HR进行萃取,除去镍离子,有机相中加入硫酸进行反萃取,水相的主要成分为硫酸铜溶液,加热蒸发,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥即可获得产品;据此解答。
【详解】(1)由上述分析可知,焙烧前粉碎的目的是增大接触面积,提高反应速率,使矿石充分氧化;答案为增大接触面积,提高反应速率。
(2)由上述分析可知,加入Cu(OH)2调节溶液pH,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,生成氢氧化铁沉淀的离子方程式为2Fe3++3Cu(OH)2=2Fe(OH)3↓+3Cu2+;由题中信息Cu2+(aq)+2HR(org)CuR2(org)+2H+(aq)可知,要使平衡逆向移动,则增加H+浓度,即有机相中加入硫酸进行反萃取,可以分离铜离子,还不会产生杂质,所以选项c正确;答案为2Fe3++3Cu(OH)2=2Fe(OH)3↓+3Cu2+;c。
(3)由题中表格数据可知,25℃时,“调节pH”后,测得滤液中c(Fe3+)=1.0×10-6mol/L,c(Cu2+)=5.0mol/L,因为Ksp[Fe(OH)3]= 6.4×10-38,所以c(Fe3+)×c3(OH-)= Ksp[Fe(OH)3],则c(OH-)===4×10-11mol/L,c(H+)==×10-3mol/L,pH=3+lg4=3+2lg2=3.6;又c(Cu2+)×c2(OH-)=5×(4×10-11)2=8×10-21<Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,所以Cu(OH)2已经完全溶解;答案为3.6;已经。
(4)向“萃取”后的水相中加入一定量的NaClO和NaOH,能制得黑色不溶物NiOOH,即NiSO4与NaClO发生氧化还原反应,该反应的化学方程式为2NiSO4+NaClO+4NaOH=2NiOOH↓+NaCl+2Na2SO4+H2O;答案为2NiSO4+NaClO+4NaOH=2NiOOH↓+NaCl+2Na2SO4+H2O。
(5)“操作Ⅱ”包括洗涤,洗涤该沉淀的操作为向过滤器中加入蒸馏水浸没沉淀,待蒸馏水流下后,重复操作2~3次;答案为向过滤器中加入蒸馏水浸没沉淀,待蒸馏水流下后,重复操作2~3次。
(6)由题中信息和图示可知,杂质不分解,250℃时,胆矾失去所有结晶水,此时失重率为34.75%,设产品总质量为m克,该胆矾产品的纯度为x,则,解之x==96.53%;A点时,失重率为13.90%,设A点胆矾分解得到的物质为CuSO4•yH2O,则,所以,解之y=3,所以A点胆矾分解得到的物质为CuSO4•3H2O;答案为CuSO4•3H2O;96.53%。
4. -122.54 Ⅱ > 0.21 小于 p1>p2>p3 m1>m2>m3 23
【分析】⑴第Ⅰ个方程式的2倍加上第Ⅱ个方程式。
⑵根据图中信息得到298~998K下只有Ⅱ的ΔG<0。
⑶①升高温度,CO2的平衡转化率增大,说明平衡正向移动,正向是吸热反应;②三段式式建立关系,根据公式求出压强;③根据平衡常数分析产物与反应物的关系。
⑷①利用转化率分析压强,利用一个量不变,另一个量变化来分析。
②建立三段式建立再求平衡常数。
【详解】⑴将第Ⅰ个方程式的2倍加上第Ⅱ个方程式得到ΔH4=-122.54 kJ·mol−1;故答案为:-122.54。
⑵体系自由能变ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0时反应能自发进行,在298~998K下只有Ⅱ的ΔG<0,因此均能自发进行的反应为Ⅱ;故答案为:Ⅱ。
⑶①升高温度,CO2的平衡转化率增大,说明平衡正向移动,正向是吸热反应,即ΔH3>0;故答案为:>。
②,反应Ⅳ,若A点总压强为pMPa,则A点时CO2的分压为;故答案为:0.21。
③在B点对应温度下,根据Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)和Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2(g)的反应,CO2转化率相等,产物的量相等,但Ⅰ中氢气平衡时量较少,但是大于1的值,由于是浓度三次方,因此平衡常数小,平衡常数K(Ⅰ)小于K(Ⅲ);故答案为:小于。
⑷①该反应是体积减小的反应,图c中定温度,从下到上看,转化率增大,说明平衡正向移动,向体积减小方向移动即加压,压强从大到小的顺序为p1>p2>p3,图d中可以理解为二氧化碳物质的量不变,氢气量不断增加,平衡正向移动,二氧化碳转化率不断增大,因此氢碳比m从大到小的顺序为m1>m2>m3;故答案为:m1>m2>m3。
②若在1L恒容密闭容器中充入0.2molCO2和0.6molH2,CO2的平衡转化率为50%,,则在此温度下该反应的平衡常数;故答案为:23。
5. AC > 0.06 nHS-―2(n-1)e-+nOH-=S+nH2O 阳极产生的硫覆盖在石墨电极表面,导致石墨电极导电性下降
【详解】(1)已知:
①2NH3(g)+H2O(1)+SO2(g)=(NH4)2SO3(aq)∆H=akJ∙mol-1
②(NH4)2SO3(aq)t+H2O(l)+SO2(g)=2NH4HSO3(aq)∆H=bkJ∙mol-1
③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)∆H=ckJ∙mol-1
依据盖斯定律(①-②+③)/2即得到反应NH3(g)+NH4HSO3(aq)+O2(g)=(NH4)2SO4(aq)的∆H= kJ∙mol-1。
(2)在上述温度范围内,该反应的平衡常数K=[c(SO3)∙c(NO)]/[c(SO2)∙c(NO2)],由于平衡时正逆反应速率相等,则v正=k正∙c(SO2)∙c(NO2)=v逆=k逆∙c(SO3)∙c(NO),所以[c(SO3)∙c(NO)]/[c(SO2)∙c(NO2)]=k正/k逆,即;
(3)A. 催化剂γ-Al2O3的比表面积大,具有吸附性,温度较低时(小于240℃),SO2能够被催化剂吸附,SO2含量降低,随着温度的升高催化剂的吸附能力减弱,导致催化剂吸附的SO2减少,A正确;
B.催化剂不能影响转化率,B错误;
C.温度高于500℃,由于温度升高会降低催化剂的活性,因此SO2去除率降低是因为催化剂的活性降低,C正确;
答案选AC;
(4)①当温度相同时,增大压强,平衡逆向进行,SO3含量升高,所以根据图象可知压强p1>p2;
②若p1=0.81MPa,起始时充入一定量的SO3(g)发生反应,计算
Q点对应温度下平衡时SO3的物质的量分数是0.5,则依据三段式可知
因此,解得x=0.2,所以该反应的平衡常数Kp=MPa=0.06MPa。
(5)①阳极HS-失电子首先被氧化生成中间产物S,电极反应式为nHS-―2(n-1)e-+nOH-=S+nH2O;
②由于阳极生成的S容易被继续氧化而生成硫单质,硫单质不导电,覆盖在石墨电极表面,从而导致石墨电极导电性下降。
6.(1) -49kJ/mol 低温
(2) 4∶9 0.5
(3) AC 温度变化对平衡移动的影响大于浓度变化对平衡移动的影响
(4) CO2+2e-+2H+=HCOOH CO
【解析】(1)
根据盖斯定律:反应i+ii得iii,则△H3=(-90+41)kJ/mol=-49kJ/mol,反应ⅲ气体分子数减小,则△S<0,由△H<0,自发进行的判据△G=△H-T△S <0,则能够自发进行的条件是低温;
(2)
只发生反应ⅲ,设平衡时CH3OH的浓度为xmol/L,列三段式:,达到平衡时,CH3OH的体积分数为20%,则,解得x=1,CO2和H2的平衡转化率分别为、,两者之比为∶=4∶9;该温度下反应ⅲ的平衡常数;
(3)
①A.若m=,对于反应ⅲCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),增大起始投料比,相当于增大压强,平衡正向移动,CO2的转化率增大,则转化率越大m越大,即m3最大,A正确;
B.在T1℃前,v正>v逆,未达到平衡,反应正向进行,T1℃时达到平衡态,T1℃后,温度升高由△H3<0,平衡逆向移动,转化率降低,则在T2℃时,反应仍为平衡态,即v正=v逆,B错误;
C.若m2==,转化量=,则a点CO2的平衡转化率等于H2的平衡转化率,C正确;
D.任何时候每生成1molCH3OH同时生成1molH2O,则任意时候CH3OH和H2O的体积分数都相同,不能判断上述反应达到平衡,D错误;
故选:AC;
②在T2℃时,不同投料比的CO2转化率趋于相近的原因是;温度较高时,温度变化对平衡移动的影响大于浓度变化对平衡移动的影响;
(4)
①阴极的电极上CO2得电子产生甲酸,故电极反应式是CO2+2e-+2H+=HCOOH;
②该电解反应得到的副产品除H2外,还可能CO2得电子产生CO。
7. 邻二氯苯 +CH2Cl2+2NaOH→+2NaCl+2H2O 取代反应 醚键 2 (或)
【分析】
A为芳香化合物,其分子式为C6H4Cl2,由流程图、用逆合成分析法,知反应④是取代反应,D为,反应③过程中苯环相连的五元环并没有发生变化,可知C为,则推知B为、A是,由流程知反应⑥在F+G→,G分子式C9H10O3,不饱和度为5,则G中除了苯环、还有3个相邻的取代基,分别依次为-CHO、-OCH3、-OCH3,即G为,据此回答;
【详解】
(1)由上分析, A为,则其化学名称是邻二氯苯;
答案为:邻二氯苯;
(2)反应②为与CH2Cl2之间的取代反应,得到,由于在NaOH环境中,故还有NaCl和H2O,则化学方程式为+CH2Cl2+2NaOH→+2NaCl+2H2O;
答案为:+CH2Cl2+2NaOH→+2NaCl+2H2O;
(3)④是与NaCN之间发生的反应,生成,显然是取代反应;
答案为:取代反应;
(4)由分析知G的结构简式为,I即目标产物黄连素,其中含氧官能团的名称为醚键;
答案为:;醚键;
(5)芳香族化合物W、X是F的同分异构体,从流程图知F分子式为C9H11NO2,W的苯环上只有一个取代基,且属于α—氨基酸,则符合条件的W可以是或,共有2种,X是一种硝基化合物,其核磁共振氢谱有3组峰,则分子内只有3种氢原子,侧链共3个碳原子,若侧链上有1种氢原子,则苯环上有2种氢原子,由于苯环上硝基的存在,则这种情况不可能,若侧链上有2种氢原子,则苯环上有1种氢原子,且峰面积比为6:3:2可以有(或);
答案为:2;(或);
(6)设计以苯和甲醛为起始原料制备的合成路线(无机试剂任用),要得到目标产物,仿照流程中的反应⑥,由甲醛和反应可得,而要得到,则需仿照流程中的反应⑤,由与氢气反应,而可仿照流程中的反应④,由与NaCN反应所得,的获得,仿照流程中的反应③,通过苯与甲醛、HCl及ZnCl2反应即可,由此,该合成路线为:;
答案为:。
8. 间二甲苯 醚键 羰基 氧化反应 取代反应 CH3CH2CHO+2CH3CH2COONH4+2Ag↓+2NH3↑+H2O
【分析】A和H2O2反应生成B,B的结构简式为,由此推测A的结构简式为。
【详解】(1)A的结构简式为,A为间二甲苯;E中含氧官能团的名称为醚键、羰基;
(2)和H2O2反应生成,该反应为氧化反应;和反应生成,该反应为取代反应;
(3)由B制备D的过程中有少量副产物G产生,它与D互为同分异构体,则G的结构简式为;
(4)化合物H与C为同分异构体,H能与新制的氢氧化铜悬浊液共热反应生成红色沉定,H中含有醛基,则H的结构简式为CH3CH2CHO,则H发生银镜反应的化学方程式为CH3CH2CHO+2CH3CH2COONH4+2Ag↓+2NH3↑+H2O;
(5)①属于α一氨基酸,说明含有-NH2和-COOH,且二者连在同一个碳原子上;②苯环上的一氯代物只有两种,说明苯环上有2种不同环境的H原子;③分子中有2个手性碳原子(连接4个不相同的原子或原子团的碳原子);满足条件的化合物F的一种同分异构体的结构简式为;
(6)乙醇分子间发生消去反应生成乙烯,乙烯氧化可生成,和反应生成,被氧化生成,被氧化生成,和乙醇发生酯化反应生成,合成路线为。
9.(1) 苯酚 醚键
(2) 加成反应 取代反应
(3)+7H2
(4) 3
(5)CH3OHCH3Cl CH3CNCH3COOCH3
【分析】结合A的分子式和B的结构可知,A中羟基上H被甲基取代,A为,C中-Cl被-CN取代生成D,D中-CN先转为-COOH,再与乙醇发生酯化反应得到E;
【详解】(1)分析可知,A为,化学名称为苯酚;B分子中官能团的名称为醚键;
(2)第①步发生加成反应,X的结构简式为,第②步-OH被-Cl取代得到C,则反应①与反应②的反应类型分别为加成反应、取代反应;
(3)F中苯环、羰基与足量氢气发生加成反应,反应的化学方程式为+7H2 ;
(4)①能发生银镜反应说明含有醛基,②能发生水解反应说明具有酯基,③苯环上有6个取代基,满足条件的M的结构有共3种;M的某种结构水解后的产物,核磁共振氢谱显示有三组峰,该水解产物的结构简式为;
(5)以CH3OH先与HCl发生取代反应得到CH3Cl,再与NaCN发生C到D的反应得到CH3CN,再发生D到E的反应得到CH3COOCH3,最后发生路线E到F的合成反应可得,合成路线:CH3OHCH3Cl CH3CNCH3COOCH3。
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