非选择题(共80分)
16.(12分)处理废钒催化剂既避免污染环境又可得到硫酸工业的催化剂V2O5。
废钒催化剂的主要成分为:
物质
V2O5
V2O4
K2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
质量分数/%
2.2~2.9
2.8~3.1
22~28
60~65
1~2
<1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:
(1)“酸浸”废钒催化剂时,为了提高浸取率可采取的措施有____________(写一点)。
(2)“酸浸”时V2O5转化为VO
,反应的离子方程式为________,同时V2O4转成VO2+。
(3)“氧化”中欲使3mol的VO2+变为VO
,则需要氧化剂KClO3至少为________mol。
(4)“中和”作用之一是使钒以V4O
形式存在于溶液中。
“废渣2”中含有________。
(5)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:
4ROH+V4O
R4V4O12+4OH-(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。
为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈________性(填“酸”、“碱”或“中”)。
(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀,写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________________________。
17.(15分)有机物G是一种治疗关节炎止痛药,合成G的路线如下:
(1)C和D中含氧官能团的名称分别为________和________。
(2)A→B的反应类型为________________。
(3)B与(CH3CO)2O反应生成C和另一有机物H,则H的结构简式为________________________________________________________________________。
(4)有机物J为G的同系物,比G少一个碳原子,J有多种同分异构体,写出一种满足下列条件的J的同分异构体的结构简式______________________。
①能发生银镜反应
②分子中有4种不同化学环境的氢
③能发生水解反应,且水解产物之一能与氯化铁溶液发生显色反应。
(5)已知:
(R、R′表示烃基)
请以1—丙醇、苯、乙酸酐[(CH3CO)2O]为原料来合成G的另一种方法,写出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)碱式氧化镍(NiOOH)可用作镍氢电池的正极材料。
以含镍(Ni2+)废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如下:
(1)加入Na2CO3溶液时,确认Ni2+已经完全沉淀的实验方法是___________________。
(2)已知Ksp[Ni(OH)2]=2×10-15,欲使NiSO4溶液中残留c(Ni2+)≤2×10-5mol·L-1,调节pH的范围是________。
(3)写出在空气中加热Ni(OH)2制取NiOOH的化学方程式:
__________________。
(4)若加热不充分,制得的NiOOH中会混有Ni(OH)2,其组成可表示为xNiOOH·yNi(OH)2。
现称取9.18g样品溶于稀硫酸,加入100mL1.0000mol·L-1Fe2+标准溶液,搅拌至溶液清亮,定容至200mL。
取出20.00mL,用0.0100mol·L-1KMnO4标准溶液滴定,用去KMnO4标准溶液20.00mL,试通过计算确定x、y的值(写出计算过程)。
涉及反应如下:
NiOOH+Fe2++3H+===Ni2++Fe3++2H2O
5Fe2++MnO
+8H+===5Fe3++4H2O+Mn2+
19.(15分)实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:
(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为____________________________;该操作将I2还原为I-的目的是______________________________。
(2)操作X的名称为________。
(3)氧化时,在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2,在40℃左右反应(实验装置如右图所示)。
实验控制在较低温度下进行的原因是____________________________;锥形瓶盛放的溶液为________。
(4)已知:
5SO
+2IO
+2H+===I2+5SO
+H2O。
某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2,可能存在I-、IO
中的一种或两种。
请补充完整检验含碘废水中是否含有I-、IO
的实验方案:
取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液,直到水层用淀粉溶液检验不出碘单质存在;________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验中可供选择的试剂:
稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液
20.(14分)以铜为原料可制备应用广泛的氧化亚铜。
(1)向CuCl2溶液中通入SO2可得到CuCl固体,此反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
由CuCl水解再热分解可得到纳米Cu2O。
CuCl水解为:
CuCl(s)+H2O(l)CuOH(s)+Cl-(aq)+H+(aq)。
该反应的平衡常数K与此温度下KW、Ksp(CuOH)、Ksp(CuCl)的关系为K=________。
(2)用铜作阳极,钛片作阴极,电解一定浓度的NaCl和NaOH的混合溶液可得到Cu2O,阳极及其溶液中有关转化如图1所示。
①阳极的电极反应式为____________________________。
②电解一段时间后,电解液补充一定量的________可恢复到原电解质溶液。
③溶液中③、④二步总反应的离子方程式为____________________________。
图1图2
(3)Cu2O与ZnO组成的催化剂可用于工业上合成甲醇:
CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g),ΔH=akJ·mol-1。
按n(H2)/n(CO)=2投料比将H2与CO充入VL恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应,测定CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示。
①图中压强P1、P2、P3由大到小的关系是________________;
②起始时,c(H2)=0.20mol·L-1,c(CO)=0.10mol·L-1。
在P3及T1℃下反应达到平衡,此时反应的平衡常数为________。
21.(12分)H2S是严重危害环境的气体,采取多种方法减少H2S的排放并加以资源利用。
(1)用Fe2(SO4)3吸收H2S,反应的离子方程式为________________________________。
反应后的溶液在硫杆菌作用下进行再生,反应为:
4FeSO4+O2+2H2SO4
2Fe2(SO4)3+2H2O。
图1、图2为再生时Fe2+的转化速率与反应条件的关系。
再生的最佳条件为____________________。
若反应温度过高,反应速率下降,其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
图1 图2
(2)在一定条件下,用H2O2氧化H2S。
随着参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化,氧化产物不同。
当n(H2O2)/n(H2S)=4时,氧化产物的化学式为________________。
(3)H2S与CO2在高温下反应可生成氧硫化碳(COS),其结构式为________________。
(4)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
通过计算,可知制得等量系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)H2所需能量较少的是________。
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化学参考答案
选择题(共40分)
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.A 2.D 3.C 4.D 5.B 6.D 7.B 8.D 9.C 10.D
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.B 12.AD 13.BD 14.C 15.AC
非选择题(共80分)
16.(12分)
(1)粉碎废钒催化剂、升高温度、适当提高硫酸的浓度等(2分)
(2)V2O5+2H+===2VO
+H2O(2分)
(3)0.5(2分)
(4)Fe(OH)3和Al(OH)3(2分,各1分)
(5)碱(2分)
(6)2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O↑(2分)
17.(15分)
(1)羰基(2分) 醛基(2分)
(2)加成反应(2分)
(3)CH3COOH(2分)
(4)
(5分,每步1分,见错,后面步骤不给分)
18.(12分)
(1)静置,在上层清液中继续滴加1~2滴Na2CO3溶液,无沉淀生成(2分)
(2)pH≥9(2分)
(3)4Ni(OH)2+O24NiOOH+2H2O(2分)
(4)20.00mL溶液中n(Fe2+)=0.1000L×1.0000mol·L-1/10=0.0100mol(1分)
n(KMnO4)=0.010mol·L-1×0.0200L=2.0000×10-4mol(1分)
20.00mL溶液中与KMnO4反应的n(Fe2+)=5n(KMnO4)=5×2.0000×10-4mol=1.0000×10-3mol(1分)
n(NiOOH)=0.0100mol-1.0000×10-3mol=0.0090mol(1分)
n[Ni(OH)2]=
=0.0010mol(1分)
x∶y=n(NiOOH)∶n[Ni(OH)2]=0.0090mol∶0.0010mol=9∶1,
即x=9、y=1(1分)
19.(15分)
(1)SO
+I2+H2O===2I-+SO
+2H+(2分) 使四氯化碳中的碘进入水层(2分)
(2)分液(2分)
(3)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止生成的I2因温度过高而升华)(2分)
NaOH(或Na2CO3)溶液(2分)
(4)从水层取少量的溶液,加入1~2mL淀粉溶液,加入盐酸酸化,滴加氯化铁溶液(1分),若溶液变蓝,说明废水中含有碘离子(1分);若溶液不变蓝,说明废水中不含有碘离子(1分)。
另从水层取少量溶液,加入1~2mL淀粉溶液,加入盐酸酸化,滴加亚硫酸钠溶液(1分),若溶液变蓝,说明废水中含有碘酸根离子,否则不含有。
(1分)
20.(14分)
(1)2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O===2CuCl↓+SO
+4H+(2分)
Kw×Ksp(CuCl)/Ksp(CuOH)(2分)
(2)①CuCl--e-+Cl-===CuCl
(2分)
②H2O(2分)
③2CuCl
+2OH-===Cu2O↓+H2O+4Cl-(2分)
(3)①P1>P2>P3(2分)
②46.3(2分)
21.(12分)
(1)2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+(2分)
30℃、pH=2.0(2分) 蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)(2分)
(2)H2SO4(2分)
(3)O===C===S(2分)
(4)系统(Ⅱ)(2分)