C.温度为T时,若向体积为1L的恒压容器中充入0.4molCO和0.4molH2,达平衡时CO的转化率大于75%
D.温度为T时,若向原容器中充入0.1molCO、0.2mol(CH3)2O和0.2molCO2,则该反应的平衡常数大于104
第Ⅱ卷(非选择题 共80分)
16.(12分)以含锂电解铝废渣(主要成分为LiF、AlF3、NaF,少量CaO等)为原料,生产碳酸锂的工艺流程如下:
(已知:
常温下,LiOH可溶于水,Li2CO3微溶于水)
(1)含锂电解铝废渣与浓硫酸在200~400℃条件下反应2h,加水浸取后过滤,得到的滤渣主要成分是________(填化学式)。
(2)流程中浸取后的过滤操作需要趁热在恒温装置中进行,否则会导致Li2SO4的收率下降,原因是_________________________________________。
(已知部分物质的溶解度数据见下表)
(3)40℃下进行碱解反应,得到粗碳酸锂与氢氧化铝的混合滤渣,生成氢氧化铝的离子方程式为______________________________。
(4)苛化过程中加入的氧化钙将不溶性的碳酸锂转化成氢氧化锂溶液。
若氧化钙过量,则可能会造成____________________________。
(5)碳化反应中,CO2的吸收采用了气、液逆流的方式,这样做的优点是___________________。
整个工艺流程中可以循环利用的物质有____________。
17.(15分)化合物G是合成一种新型降压药的重要中间体,其合成路线如下:
(1)化合物A中官能团的名称是________和________。
(2)化合物A→B的反应类型是____________。
(3)化合物D的分子式为C13H18N2O3,D的结构简式为________。
(4)B的一种同分异构体同时满足下列条件,该同分异构体的结构简式为________。
①含有苯环,属于α氨基酸;②能发生银镜反应;③分子中含有6种不同环境的氢原子。
(5)已知:
ROH
RNH2。
写出以
和乙烯为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
18.(12分)铝工业产生的硫酸盐溶液经喷雾干燥后得到以硫酸铝为主的固体,硫酸铝的利用成为资源综合利用的一个重要项目。
(1)室温下配制一定浓度的酸性硫酸铝溶液,通过加入CaCO3粉末调节硫酸铝溶液的pH,可制得可溶性的碱式硫酸铝[Ala(OH)b(SO4)c],用于烟气脱硫,碱式硫酸铝中b值的大小影响其脱硫效率。
制备碱式硫酸铝溶液时,可以提高b值的措施有________________________________________________________________________
(写出一条合理措施即可)
(2)在还原气氛下硫酸铝固体分解得到的活性Al2O3可作为工业催化剂载体。
在H2还原气氛下,硫酸铝的分解常温就能进行。
这是由于在还原气氛中易生成中间产物Al2S3,随即再与Al2(SO4)3反应得到Al2O3。
则Al2(SO4)3与H2反应生成Al2S3的化学方程式为______________________________________________________________。
(3)将10.00gAl2(SO4)3·nH2O放入坩埚内,在氩气气氛中灼烧。
在热分解过程中,热重分析仪记录数据如下(已去除坩埚的质量):
温度
298K
523K
687K
1393K
固体质量
10.00g
5.94g
5.14g
1.53g
①温度达1393K后固体质量不再变化,经分析固体成分为γAl2O3和无定型Al2O3结构的微晶。
则Al2(SO4)3·nH2O中的n值为________。
②求523K时固体成分的化学式(请写出计算过程)。
19.(15分)实验室用软锰矿(主要成分为MnO2)和黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料制取Mn2O3和单质硫,其实验流程如下:
已知:
①在碱性条件下,二价锰以Mn(OH)2形式稳定存在,三价锰以MnOOH形式稳定存在。
Mn(OH)2和MnOOH均难溶于水和碱性溶液。
②无水MnSO4晶体熔点700℃,在不同温度下它和MnOOH固体受热发生分解:
4MnSO4
2Mn2O3+4SO2↑+O2↑;2MnOOH
Mn2O3+H2O↑。
(1)溶浸过程中生成MnSO4、Fe2(SO4)3及单质S,该反应的化学方程式为__________________________________________________。
(2)室温下,为使杂质离子浓度小于1×10-6mol·L-1,除铁步骤中需调节溶液pH范围为______________(已知:
Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-16、Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀)
(3)为提高Mn2O3的产率,流程中两次过滤操作后均需对滤渣进行洗涤,并________________________________________________________。
(4)(NH4)2S溶液浸取过滤Ⅰ得到的滤渣时发生反应:
(NH4)2S+xS
(NH4)2Sx+1,单质硫转化为多硫化铵[(NH4)2Sx+1]转移到液相中。
实验时采用过量的饱和(NH4)2S溶液浸取的目的是_________________________________________________________________________。
将多硫化铵溶液置于如右图所示的装置中,控制在90℃条件下分解,单质硫的提取率可达98%。
实验中适宜的加热方式为____________________。
(5)请补充完整由MnSO4溶液制备较纯净Mn2O3的实验方案:
向MnSO4溶液中________________________________________________________,72h后得到产品Mn2O3。
(须使用的试剂:
0.2mol·L-1氨水、3%H2O2溶液、BaCl2溶液、热水)
20.(14分)通过多种方法对废水废气脱硝,可以减轻含氮物质对环境的污染。
(1)在缺氧条件下,由于兼性脱氮菌的作用,将NO
和NO
还原成N2实现脱硝的过程,称为反硝化。
污水处理厂以甲醇作碳源实现硝酸盐的反硝化过程分两步进行:
3NO
(aq)+CH3OH(l)===3NO
(aq)+CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-398.9kJ·mol-1
2NO
(aq)+CH3OH(l)===N2(g)+CO2(g)+H2O(l)+2OH-(aq);ΔH=-91.5kJ·mol-1
反应6NO
(aq)+5CH3OH(l)===3N2(g)+5CO2(g)+7H2O(l)+6OH-(aq)的ΔH=________kJ·mol-1。
(2)在船舶废气的脱硝工艺中,采用无隔膜电解法对海水进行电解,再用循环喷淋模式对船舶废气进行脱硝。
①使用惰性电极对海水电解。
由于采用无隔膜电解槽,阳极产物大部分是ClO-,同时会有少量Cl2、ClO
生成,则电解生成ClO
的电极反应式为__________________________。
②一段时间后,随电解海水中ClO-含量的不断增加,经循环喷淋系统吸收的废气中NO脱除率不断增加,而NO2的脱除率却有所下降,这是由于NO被氧化为NO2,该反应的离子方程式为__________________________________。
③电解海水溶液的pH对氮氧化物的去除率会产生一定影响,见下图。
当电解液pH从5.5下降至4.5过程中,NO和NOx的脱除率快速上升的原因是____________________________。
综合考虑脱硝效率、后期处理、设备使用等因素,选择电解海水溶液的最佳pH为________。
(3)锅炉的烟气脱硝处理常采用以氨为还原剂进行催化还原,主要反应如下:
4NH3+4NO+O2===4N2+6H2O ① 4NH3+6NO===5N2+6H2O ②
当反应温度过高时,NH3会发生以下反应:
4NH3+3O2===2N2+6H2O ③ 4NH3+5O2===4NO+6H2O ④
在反应②中当生成1molN2时,转移的电子数为________mol。
随着反应温度升高,脱硝效率降低的原因可能是__________________________________________________。
21.(12分)吡啶类化合物是合成医药、农药、香料、染料等产品的重要原料。
现有一种新型的N,O一二齿配体吡啶类化合物(A),将它和ZnEt2反应后可以得到含锌的有机化合物(B),其具有优异的催化性能。
(1)基态Zn原子核外电子排布式为______________。
(2)1mol化合物A中含有的σ键数目为______________。
(3)化合物A能与水以任意比例互溶,这是因为____________________________________。
(4)化合物A中碳原子轨道的杂化类型为________,化合物B中含有________(填字母)。
a.极性共价键b.非极性共价键c.配位键d.氢键
(5)某化合物甲具有与吡啶类化合物相似的性质,其晶胞结构如右图所示,其中X原子的配位数为________。
【参考答案】
1.D 2.A 3.D 4.B 5.D 6.B 7.A 8.C 9.D 10.D 11.B 12.CD 13.B 14.BC 15.AC
16.(12分,每空2分)
(1)CaSO4
(2)若未恒温趁热过滤,则过滤时溶液温度下降,硫酸钠结晶析出时,夹裹了部分的硫酸锂共沉淀
(3)2Al3++3CO
+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑
(4)碳酸锂产品的钙离子含量相对升高(或使得氢氧化铝溶解进入溶液,导致最终产品的纯度下降)
(5)可增大接触面积,提高碳化效率 CO2
17.(15分)
(1)酯基(1分) 氨基(1分)
(2)取代反应(2分)
(3)(3分)(4)
(3分)
(5)(5分,每步1分)
18.(12分)
(1)适当增加CaCO3的用量、适当升高温度、延长反应时间或加快搅拌速度(2分)
(2)Al2(SO4)3+12H2===Al2S3+12H2O(2分)
(3)①18(2分)
②n[Al2(SO4)3]=n(Al2O3)=1.53g÷102g·mol-1=0.015mol
m[Al2(SO4)3]=0.015mol×342g·mol-1=5.13g<5.94g
故523K时固体的成分为带有部分结晶水的物质(2分)
m(H2O)=5.94g-5.13g=0.81g
n(H2O)=0.81g÷18g·mol-1=0.045mol(2分)
n[Al2(SO4)3]∶n(H2O)=0.015mol∶0.045mol=1∶3
所以523K时固体成分的化学式为Al2(SO4)3·3H2O(2分)
19.(15分)
(1)3MnO2+2FeS2+6H2SO4===3MnSO4+Fe2(SO4)3+4S+6H2O(2分)
(2)3.0(3)将洗涤后的滤液合并入过滤后的滤液中(2分)
(4)增大单质硫的浸取率(2分) 水浴加热(2分)
(5)加入过量3%过氧化氢溶液和0.2mol·L-1氨水,不断搅拌,直至生成大量沉淀,过滤,用热水洗涤沉淀2~3次,直至滤液中滴加BaCl2溶液不再出现浑浊,将沉淀转移入加热装置,控制温度在250℃加热(5分)
20.(14分)
(1)-1072.3(2分)
(2)①Cl-+3H2O-6e-===ClO
+6H+(2分)②NO+ClO-===NO2+Cl-(2分)
③酸性增强时,有效氯ClO-转化为HClO和Cl2,它们的氧化性强于ClO-或Cl2与NO的反应是气相反应,接触更充分(2分) 7~7.5(2分)
(3)2.4(2分) 高温时NH3发生氧化反应③④,导致还原剂NH3被大量消耗(或NH3发生氧化反应④会再产生NO)(2分)
21.(12分,每空2分)
(1)[Ar]3d104s2
(2)24mol(3)化合物A与水分子间存在氢键
(4)sp2、sp3 abc(5)8