15.在三个容积均为2L的密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-akJ·mol-1(a>0)
相关反应数据如下:
下列说法正确的是( )
A.容器Ⅰ中反应经10min建立平衡,0~10min内,平均反应速率v(CO)=0.04mol·L-1·min-1
B.若向容器Ⅰ平衡体系中再加入CO、H2O、CO2、H2各0.1mol,平衡将正向移动
C.达到平衡时,容器Ⅱ中反应吸收的热量小于0.1akJ
D.达平衡时,容器Ⅲ中n(CO)<0.48mol
非选择题
16.(12分)以粉煤灰(主要成分为Al2O3、SiO2,还含少量Fe2O3等)为原料制取氧化铝的部分工艺流程如下:
(1)“酸浸”过程发生的主要反应的离子方程式是_____________________________________。
“酸浸”在恒容密闭反应釜中进行,温度不宜过高的原因是________________________________________________________。
(2)“除铁”生成Fe(OH)3的离子方程式为 ,检验溶液中铁元素已经除尽的方法是________________________________________________________________________。
(3)“结晶”是向浓溶液中通入HCl气体,从而获得AlCl3·6H2O晶体的过程,溶液中Al3+和盐酸的浓度随通气时间的变化如下图所示。
Al3+浓度减小的原因是 。
(4)上述流程中,可以循环利用的物质是 。
17.(15分)苯达莫司汀(Bendamustine)是一种抗癌药物。
苯达莫司汀的一种合成路线如下:
(1)D中含氧官能团有酰胺键、 (填名称)。
(2)A―→B的反应类型为 。
(3)E的分子式为C12H13N3O4,写出E的结构简式:
。
(4)G是
的同分异构体,G能发生银镜反应,分子中只有2种不同化学环境的氢。
写出一种符合条件的G的结构简式:
。
(5)已知:
。
请写出以
乙醇为原料制备
的合成路线流程图(无机试剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
18.(12分)草酸合铜酸钾是一种重要的化工原料,其晶体组成可表示为KxCuy(C2O4)z·wH2O。
(1)实验室用CuSO4溶液和NaOH溶液混合制备Cu(OH)2,再将所得Cu(OH)2与KHC2O4溶液混合,可制备草酸合铜酸钾晶体。
①已知室温下,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。
制备Cu(OH)2的过程中,pH=7时,溶液中c(Cu2+)= 。
②已知H2C2O4是二元弱酸。
室温下,Ka1(H2C2O4)=5.4×10-2,Ka2(H2C2O4)=5.4×10-5,KHC2O4水解平衡常数的数值为 。
(2)一种测定草酸合铜酸钾晶体组成的方法如下:
步骤Ⅰ 准确称取1.7700g样品,充分加热,剩余固体为K2CO3与CuO的混合物,质量为1.0900g。
步骤Ⅱ 准确称取1.7700g样品,用NH3·H2ONH4Cl溶液溶解、加水稀释,定容至100mL。
步骤Ⅲ 准确量取步骤Ⅱ所得溶液25.00mL于锥形瓶中,滴入指示剂,用浓度为0.05000mol·L-1的EDTA标准溶液滴定至终点。
(已知Cu2+与EDTA反应的化学计量数之比为1∶1)。
重复上述滴定操作两次,有关数据记录如下表:
第一次滴定
第二次滴定
第三次滴定
消耗EDTA标准溶液
的体积/mL
25.92
24.99
25.01
①第一次滴定消耗的EDTA标准溶液的体积明显偏大,可能的原因有 (填字母)。
A.锥形瓶水洗后未干燥
B.滴定时锥形瓶中有液体溅出
C.装EDTA标准溶液的滴定管水洗后未润洗
D.开始滴定时,滴定管尖嘴部分未充满液体
②通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。
19.(15分)磷酸二氢钾(KH2PO4)是一种高效复合肥。
工业上以羟磷灰石精矿[主要成分是Ca5(PO4)3OH,还含有少量石英和氧化铁等杂质]为原料,生产磷酸二氢钾的流程如下:
(1)“制酸”过程中生成磷酸的化学方程式为___________________________________________。
该过程若用硫酸代替盐酸,磷酸的产率明显降低,其原因是___________________________________。
(2)“反应”中加入有机碱——三辛胺(TOA)的目的是_________________________________。
(3)“反应”中,三辛胺的用量会影响溶液的pH。
水溶液中H3PO4、H2PO
、HPO
、PO
的分布分数δ随pH的变化如右图所示。
①“反应”中,当pH= 时,停止加入三辛胺。
②使用pH试纸测定溶液pH的操作是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)查阅资料可知:
①磷酸三丁酯、二(2乙基己基)磷酸都是难溶于水的液态有机物。
②磷酸三丁酯对H3PO4和Fe3+有较强的萃取作用。
③二(2乙基己基)磷酸仅对Fe3+有较强的萃取作用。
请根据题中信息,补充完整“提纯”步骤的实验方案:
向“制酸”所得粗磷酸中加入活性炭,________________________________________________________________________
,向有机层中加入蒸馏水,振荡、静置,分液取水层,得到稀磷酸。
[实验中须使用的试剂有:
二(2乙基己基)磷酸、磷酸三丁酯]
20.(14分)消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。
(1)已知:
N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=akJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)===2NO2(g) ΔH=bkJ·mol-1
4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(l) ΔH=ckJ·mol-1
反应8NH3(g)+6NO2(g)===7N2(g)+12H2O(l) ΔH= kJ·mol-1。
(2)水体中过量氨氮(以NH3表示)会导致水体富营养化。
①用次氯酸钠除去氨氮的原理如题20图1所示。
写出该图示的总反应化学方程式:
。
该反应需控制温度,温度过高时氨氮去除率降低的原因是________________________________________________________________________。
题20图1
题20图2
②取一定量的含氨氮废水,改变加入次氯酸钠的用量,反应一段时间后,溶液中氨氮去除率、总氮(溶液中所有可溶性的含氮化合物中氮元素的总量)去除率以及剩余次氯酸钠的含量随m(NaClO)∶m(NH3)的变化情况如题20图2所示。
点B剩余NaClO含量低于点A的原因是 。
当m(NaClO)∶m(NH3)>7.6时,水体中总氮去除率反而下降,可能的原因是 。
(3)电极生物膜电解脱硝是电化学和微生物工艺的组合。
某微生物膜能利用电解产生的活性原子将NO
还原为N2,工作原理如题20图3所示。
①写出该活性原子与NO
反应的离子方程式:
。
②若阳极生成标准状况下2.24L气体,理论上可除去NO
的物质的量为 mol。
21.(12分)【选做题】本题包括A、B两小题,请选定其中一小题作答。
若多做。
则按A小题评分。
A.【物质结构与性质】
室温下,[Cu(NH3)4](NO3)2与液氨混合并加入Cu可制得一种黑绿色晶体。
(1)基态Cu2+核外电子排布式是 。
(2)黑绿色晶体的晶胞如右图所示,写出该晶体的化学式:
。
(3)不考虑空间构型,[Cu(NH3)4]2+的结构可用示意图表示为__________________(用“→”标出其中的配位键)。
(4)NO
中N原子轨道的杂化类型是 。
与NO
互为等电子体的—种分子为 (填化学式)。
(5)液氨可作制冷剂,气化时吸收大量热量的原因是___________________________________________。
B.【实验化学】
肉桂酸为微有桂皮香气的无色针状晶体,能抑制黑色酪氨酸酶的形成,是高级防晒霜中不可少的成分之一。
实验室制取肉桂酸的原理如下:
实验步骤:
步骤1 在图1所示装置(夹持与加热仪器未画出,下同)的三颈烧瓶内加入K2CO3、苯甲醛(油状物)和乙酸酐,混合均匀后,在170℃~180℃加热反应1h,冷却。
图1
图2
图3
步骤2 向三颈烧瓶内分批加入20mL水和Na2CO3固体,调节溶液pH约为8。
步骤3 在三颈烧瓶中加入活性炭,用图2所示水蒸气蒸馏装置蒸馏除去未反应的苯甲醛。
步骤4 将三颈烧瓶内反应混合物趁热过滤,滤液冷却至室温,用浓盐酸酸化至pH=3,析出大量晶体,抽滤。
并用少量冷水洗涤晶体。
步骤5 将晶体在图3所示热水浴上加热干燥。
(1)图1中仪器A的作用是 。
(2)步骤2中Na2CO3需分批加入的原因是_________________________________________________。
(3)水蒸气蒸馏时,判断蒸馏结束的方法是 。
(4)步骤4中,“趁热过滤”的目的是 。
(5)抽滤时所需主要仪器有 、安全瓶及抽气泵等。
(6)与使用烘箱烘干相比,热水浴干燥的优点是_____________________________________________。
化学参考答案
单项选择题:
本题包括10小题,每小题2分,共计20分。
每小题只有一个选项符合题意。
1.C 2.B 3.A 4.A 5.D 6.D 7.A 8.B 9.C 10.B
不定项选择题:
本题包括5小题,每小题4分,共计20分。
每小题只有一个或两个选项符合题意。
若正确答案只包括一个选项,多选时,该小题得0分;若正确答案包括两个选项,只选一个且正确的得2分,选两个且都正确的得满分,但只要选错一个,该小题就得0分。
11.C 12.CD 13.B 14.AD 15.BD
非选择题:
共80分
16.
(1)Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
温度太高,盐酸大量挥发会引起容器内压强过大,导致反应釜损坏
(2)Fe3++3HCO
===Fe(OH)3↓+3CO2↑
静置,取少量上层清液于试管中,滴入KSCN溶液,溶液不变红色
(3)盐酸浓度增大,溶液中Cl-浓度增大,促进Al3+形成AlCl3·6H2O晶体析出
(4)HCl(或盐酸)(每空2分,共12分)
17.
(1)羧基、硝基
(2)取代反应
(3)
(4)
或
或CH3C(CHO)3
(5)
[第
(1)~
(2)题每空2分,第(3)~(4)题每空3分,第(5)题5分,共15分]
18.
(1)①2.2×10-6mol·L-1 ②1.9×10-13
(2)①CD
②每25.00mL溶液消耗的EDTA标准溶液的平均体积为25.00mL。
n(Cu2+)=n(EDTA)=0.050000mol·L-1×0.02500L=0.001250mol
1.7700g样品中:
n(Cu2+)=0.001250mol×
=0.005000mol
1.0900g混合物中:
m(CuO)=0.005mol×80g·mol-1=0.4000g
n(K2CO3)=
=0.005000mol
1.7700g样品中:
n(K+)=2×n(K2CO3)=0.01000mol
根据电荷守恒有:
n(C2O
)=
=0.01000mol
n(H2O)=
=0.01000mol
n(K+)∶n(Cu2+)∶n(C2O
)∶n(H2O)=0.01000mol∶0.00500mol∶0.01000mol∶
0.01000mol=2∶1∶2∶2
晶体的化学式为:
K2Cu(C2O4)2·2H2O。
[第
(1)题每空2分,第
(2)①题2分,第
(2)②题6分,共12分]
19.
(1)Ca5(PO4)3OH+10HCl===5CaCl2+3H3PO4+H2O
使用H2SO4,会产生微溶性的CaSO4覆盖在羟磷灰石的表面,阻止反应的继续进行
(2)加入三辛胺会与溶液中的HCl反应,促进了KH2PO4生成
(3)①4.5
②用洁净的玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸上,立即与标准比色卡对比,读取pH值
(4)过滤;向滤渡中加入适量二(2乙基己基)磷酸,振荡、静置,分液取水层;在水层中加入适量磷酸三丁酯,振荡,静置,分液取有机层
[第
(1)~(3)题每空2分,第(4)题5分,共15分]
20.
(1)2c-7a-3b
(2)①2NH3+3NaClO===N2+3NaCl+3H2O
温度过高,HClO发生分解,氨氮去除率随之降低
②增加NaClO的量,反应速率加快,相同时间内NaClO消耗多
有部分NH3被氧化成NO
或NO
(3)①2NO
+10H===N2↑+2OH-+4H2O ②0.08
(每空2分,共14分)
21.A.
(1)[Ar]3d9(或1s22s22p63s23p63d9)
(2)Cu3N
(3)
或
(4)sp2杂化 SO3
(5)NH3分子间存在氢键,气化时克服氢键,需要消耗大量能量
B.
(1)(利用空气)冷凝回流,提高原料利用率
(2)防止加入太快,产生大量CO2气体,可能会将反应液冲出,且不利于pH测定
(3)馏出液澄清透明
(4)除去固体杂质,防止肉桂酸结晶析出