26.(14分)据报道,2017年4月26日下水的国产航母采用了很多在国际上领先的新技术、新材料,如碳纤维、隐形涂层、新的防腐蚀技术等;航母的发动机—“中国心”的主要材料Si3N4是具备抗冲击、耐腐蚀、耐高温等特点的新型陶瓷。
工业上制备纯净的Si3N4陶瓷需要综合各方面技术。
(1)以氮气、氢气、氯气和粗硅为原料制备纯净氮化硅的主要反应如下:
①Si(粗、s)+2Cl2(g)=SiCl4(g)ΔH1=-609.6kJ/mol
②SiCl4(g)+2H2(g)=Si(纯、s)+4HCl(g)ΔH2=akJ/mol
③3SiCl4(g)+6H2(g)+2N2(g)=Si3N4(s)+12HCl(g)ΔH3=-29kJ/mol
④3Si(纯、s)+2N2(g)=Si3N4(s)ΔH4=-750.2kJ/mol
则a为。
(2)采用化学气相沉积法使氨气和甲硅烷在600℃的加热基板上生成氮化硅。
①写出甲硅烷的电子式。
②用化学反应方程式表示制备氮化硅的反应原理。
③反应所利用的原料甲硅烷具有易提纯的特点,因此甲硅烷热分解法是制备高纯硅很有发展潜力的方法。
但制备和使用甲硅烷过程必须控制无氧环境,请你分析原因。
高温
(3)利用原料SiO2和焦炭为原料采用碳热还原法在1400-1450℃的氮气气氛下合成氮化硅
SiO2+C+N2Si3N4+CO(反应未配平)
①工业上通常用该反应的一个副反应来制备粗硅,请写出该副反应的化学方程式。
②为了保证石英和焦炭尽可能的转化,氮气要适当过量。
某次反应用了25mol氮气,反应生成6mol一氧化碳,则反应中转移电子数为NA,此时混合气体的平均摩尔质量为。
(NA表示阿伏加德罗常数的数值)
27.(15分)大气中CO2含量的增加会加剧温室效应,为减少其排放,需将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存和利用。
(1)CO2与NH3反应可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2],反应2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(l)+H2O(g)在合成塔中进行。
下图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按
不同氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况。
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值范围分别为0.6~0.7、1~1.1和1.5~1.61,则生产中应选用水碳比的数值范围为。
②请推测生产中氨碳比控制在4.0左右还是控制在4.5左右比较适宜,并简述你的理由。
图1图2
(2)CO2与H2也可用于合成甲醇:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)。
在体积可变的恒压密闭容器中,该反应在不同温度、不同投料比时,CO2的平衡转化率如图2所示。
①该反应的化学平衡常数的表达式为。
②该反应的∆S0,∆H0(填“>”或“<”)。
③700K投料比[n(H2)/n(CO2)]=2时,H2的平衡转化率为。
(3)固体氧化物电解池(SOEC)用于高温电解CO2/H2O,既可高效制备合成气(CO+H2),又可实现CO2的减排,其工作原理如下图3。
图3图4
①在c极上反应分两步进行:
首先水电解产生氢气,然后氢气与CO2反应产生CO。
写出电极c上发生的电极反应式:
。
②若电解得到的1:
1的合成气(CO+H2),则通入的CO2和H2O物质的量比值为 。
(4)以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见图4。
如何解释图4中250-400℃时温度升高与乙酸的生成速率变化的关系?
。
28.(14分)三氯氧磷(化学式:
POCl3)常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。
氯化水解法生产三氯氧磷的流程如下:
(1)氯化水解法生产三氯氧磷的化学方程式为_____________________________________。
(2)氯化水解法生产三氯氧磷时,会产生含磷(主要为H3PO3、H3PO4等)废水,已知H3PO3是一种淡黄色晶体,且易溶于水的二元弱酸。
①若用10mLH3PO3溶液与同浓度的NaOH溶液20mL恰好完全反应,生成的盐化学式为___________,属于________(填“正盐”或“酸式盐”)。
②H3PO3可以将溶液中的Ag+还原,从而用于化学镀银,写出该离子方程式_________。
③用含有Ca2+的溶液处理含磷废水,若处理后的废水中c(PO43ˉ)=4×10ˉ7mol·Lˉ1,溶液中c(Ca2+)=________mol·Lˉ1。
(已知Ksp[Ca3(PO4)2]=2×10ˉ29)
④某温度下,0.1mol/L的H3PO3溶液中c(H+)=2.5×10ˉ2mol/L,则该温度下H3PO3的第一步电离的平衡常数Kal=___________(H3PO3的第二步电离忽略不计,保留两位有效数字)。
(3)通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中Cl元素含量,进一步可以计算产品的纯度,
实验步骤如下:
Ⅰ.取ag产品于锥形瓶中,加入足量NaOH溶液,待完全水解后加稀硝酸至酸性。
Ⅱ.向锥形瓶中加入bmol·Lˉ1的AgNO3溶液V1mL,使Cl-完全沉淀。
Ⅲ.向其中加入2mL硝基苯,震荡,使沉淀表面被有机物覆盖。
Ⅳ.加入指示剂,用cmol·Lˉ1NH4SCN溶液滴定过量Ag+至终点,所用体积V2mL。
①滴定选用的指示剂是________(选填字母)。
a.Fe2(SO4)3b.(NH4)2Fe(SO4)2c.淀粉d.酚酞
②实验所测产品中三氯氧磷的纯度为_____________。
(用含相关字母的表达式表示)
35.【化学—选修3物质结构与性质】(15分)
周期表中前四周期的元素A、B、C、D,原子序数依次增大,且A、B、C同周期。
A共有两个原子轨道上有电子,且电子数目相同。
B、C相邻,且C中的未成对电子数为3个,D是人类最早使用的元素,并以这种元素命名了一个时代。
请回答下面的问题:
(1)A、B、C第一电离能从小到大的顺序为:
(填元素符号),D的价层电子排布图为:
。
(2)在不同的温度下,A以ACl2和二聚体A2Cl4两种形式存在,二聚体的结构式如下图所示:
①ACl2中A的杂化方式为。
②1molA2Cl4中含配位键的数目为。
(3)B元素能形成多种同素异形体,其中一种同素异形体X的晶体结构和晶胞结构如图所示。
已知X的密度是ag/cm3,B-B键的键长为rcm,阿伏加德罗常数的值为NA。
X的晶体结构(左)和晶胞(右)
①X中含有的化学键为。
②X晶体的层间距离为。
(4)C元素可以形成两种含氧酸HCO2和HCO3,酸性是HCO3HCO2(填“强于”或者“弱于”),
原因为。
(5)将二维密置层在三维空间内堆积,可以得到两种金属晶体的最密堆积方式。
一种是按照XYXYXYXY……方式堆积,我们称这种堆积方式为“甲”方式。
另外一种是按照XYZXYZXYZXYZ……方式堆积,我们称这种堆积方式为“乙”方式。
则金属D的堆积方式为。
(填“甲”或“乙”)
36.【化学—选修5有机化学基础】(15分)
具有抗菌作用的白头翁素衍生物H的合成路线如下图所示:
已知:
(以上R、R'、R''代表氢、烷基或芳基等)
(1)A属于芳香烃,A的名称是__________。
(2)由C生成D的化学方程式是。
(3)由E与I2在一定条件下反应生成F的化学方程式是;此反应同时生成另外一个有机副产物且与F互为同分异构体,此有机副产物的结构简式是________。
(4)下列说法正确的是___________(选填字母序号)。
a.G存在顺反异构体
b.由G生成H的反应是加成反应
c.1molG最多可以与1molH2发生加成反应
d.1molF或1molH与足量NaOH溶液反应,均消耗2molNaOH
(5)E有多种同分异构体,其中属于芳香族化合物,并既能发生加聚反应又能发生水解反应的有_____种(不考虑立体异构)。
写出其中任意一种核磁共振氢谱为5组峰,且峰面积之比为1:
1:
2:
2:
2的物质的结构简式。
7模化学参考答案
7-13DCBBCDA
26.(每空2分,共14分)
(1)+240.4
(2)①
②4NH3+3SiH4
Si3N4+12H2
③若混入O2,SiH4和O2发生反应,甚至可能发生爆炸。
(3)①SiO2+2C
Si+2CO↑
②1228g/mol
27.(15分)
(1)①0.6~0.7(2分)
②4.0比较适宜;氨碳比在4.5时,NH3的量增大较多,而CO2转化率增加不大,提高了生产成本
(2分)
(2)①(1分没有写“K=”不得分)
②<(1分)<(1分)
③45%(2分)
(3)①H2O+2e-=H2+O2-(2分)②1︰1(2分)
(4)在250-300℃过程中,催化剂是影响速率的主要因素,催化剂的催化效率降低,导致反应速率也降低;而在300-400℃时,催化效率低且变化程度较小,但反应速率增加较明显,因此该过程中温度是影响速率的主要因素,温度越高,反应速率越大(2分)
28.(14分)
(1)PCl3+H2O+Cl2=POCl3+2HCl(2分)
(2)①Na2HPO3(1分)正盐(1分)②H3PO3+2Ag++H2O=H3PO4+2H++2Ag(2分)③5×10ˉ6(2分)④8.3×10ˉ3(2分)
(3)①a(2分)②153.5×(bV1-cV2)×10ˉ3/3a×100%(2分)
35.(15分)
(1)Be(1分)
(2)①sp(1分)②
(2分)
(3)共价键金属键(2分)
(2分)
(4)强于(1分)HCO3中含有更多的非羟基氧,C的正电性越高,(1分)导致C-O-H中的电子向C偏移(1分),因而在水分子的作用下就越容易电离出H+,即酸性越强。
(5)乙(2分)
36.(共15分)
(1)1,2-二甲苯(邻二甲苯)(2分)
(2)
(2分)
(3)
(3分)
(2分)
(4)bd(2分)
(5)7种(3分)
或者
或者
(任意1个1分)