(4)共沉淀前,需测定溶液中锰元素含量。
准确量取1.00mL氟化后溶液于锥形瓶中,加入少量硫酸、磷酸和硝酸银溶液振荡;将溶液加热至80℃,加入3g(NH4)2S2O8充分反应后,再将溶液煮沸;冷却后,用0.0700mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2标准液滴定至终点,平行滴定3次,平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液32.60mL。
计算氟化后溶液中Mn2+物质的量浓度(写出计算过程)。
16.(15分)吉非替尼可用于治疗转移性非小细胞肺癌,其合成路线如下:
(1)A→B的反应形成了酰胺基和碳氮双键,其中生成碳氮双键经历的过程为:
先发生加成反应,后发生___________(填反应类型)。
(2)B→C的转化过程中生成了极少量分子式为C8H6N2O3的副产物,该副产物的结构简式为_________________。
(3)在上述合成路线中设计C→D的目的是______________________________________。
(4)A的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式:
___________。
①分子中有一个手性碳原子;
②碱性水解后酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1∶1。
(5)已知:
①
(苯胺易被氧化);
②
4-氯喹唑啉(
)是合成杀虫剂喹螨醚的中间体。
写出以甲苯和甲酰胺(HCONH2)为原料制备4氯喹唑啉的合成路线流程图(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)。
17.(15分)氢氧化钴〖Co(OH)2〗是锂电池正极材料钴酸锂(LiCoO2)的前驱体。
以CoSO4溶液、NaOH溶液、氨水和水合肼为原料可制得微米级Co(OH)2。
已知:
①Co2+、Co3+易与NH3形成络合物,〖Co(NH3)6〗2+的还原性强于Co(OH)2和CO2+;
②水合肼(N2H4·H2O)为无色油状液体,具有强还原性,氧化产物为N2;
③沉淀的生成速率越快,颗粒越小,呈凝乳状或胶体,不易过滤。
(1)60℃时在搅拌下向CoSO4溶液中加入氨水,调节pH至6后,再加入NaOH溶液,调节pH至9.5左右,一段时间后,过滤、洗涤,真空烘干得微米级Co(OH)2。
①制备时,在加入NaOH溶液前必须先加氨水的原因是__________________________。
②洗涤时,使用热水除去产品表面杂质。
检验产品是否洗净的实验操作是___________________________________________________________。
(2)经仪器分析,测得按题
(1)步骤制得的Co(OH)2晶体结构中含有Co(Ⅲ),进一步用碘量法测得Co(Ⅱ)的氧化程度为8%。
因此制备时必须加入一定量的还原剂。
将500mL1mol/L的CoSO4溶液与氨水配成pH为6的溶液,加入三颈烧瓶中(装置见上图),滴液漏斗a装有NaOH溶液、b中装有水合肼。
60℃时依次将两种溶液加入三颈烧瓶,充分反应后,过滤。
实验时应先打开滴液漏斗________(填“a”或“b”)。
②为确保制得的Co(OH)2产品中不含Co(Ⅲ),制备时至少需加入水合肼的质量为________g。
(3)以废旧锂电池正极材料(含LiCoO2,以及少量Al、Fe等)为原料制备微米级氢氧化钴。
已知:
酸性条件下的氧化性强弱顺序为Co3+>H2O2>Cl2>Fe3+;LiOH可溶于水;下表是部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH。
金属离子
Co2+
Fe2+
Fe3+
Al3+
开始沉淀的pH
7.6
7.6
2.7
4.0
沉淀完全的pH
9.2
9.6
3.7
5.2
请补充完整实验方案:
取一定量废旧锂电池正极材料,粉碎后与Na2SO3溶液配成悬浊液,在搅拌下_______________________________________________________________________,调节pH至9.5,过滤、洗涤,真空烘干得到微米级Co(OH)2。
实验中可选用的试剂:
1mol/LH2SO4溶液、2mol/LHCl溶液、5mol/LNaOH溶液、5mol/L氨水、30%H2O2溶液。
18.(14分)炼钢厂排放的烧结烟气中主要含SO2、NO、N2、O2和水蒸气。
臭氧(O3)预氧化协同喷氨(NH3)技术可将烟气中的污染物转化为铵盐和N2,实现脱硫脱硝。
说明:
进行下列研究时均控制反应器内温度为100℃、模拟烟气流速为2L/min。
研究表明,100℃时,O3很难氧化SO2、NH3,NH3和NO基本不发生氧化还原反应。
(1)臭氧预氧化:
向反应器中通入仅含0.3‰NO的模拟烟气和O3。
实验测得出口处NO、NO2浓度随n(O3)/n(NO)的变化曲线如图1所示。
图1
当n(O3)/n(NO)<1时,反应器中发生的主要反应的化学方程式为_______________________________________________。
②当n(O3)/n(NO)>1时,出口处NO2浓度急剧下降的原因是__________________________。
(2)喷氨:
向反应器中通入仅含0.5‰SO2的模拟烟气,同时按n(NH3)/n(SO2)=0.6通入NH3。
在出口处测得NH3浓度降低65%、脱硫率为24%。
随后再按n(O3)/n(SO2)=1通入O3,此时出口处NH3浓度几乎为0,脱硫率提高至41%,反应器中检测到(NH4)2SO4和NH4HSO4固体。
NH4HSO4的生成过程可描述为_______________________________________________。
(3)O3NH3协同脱硫脱硝:
向反应器中通入含0.5‰SO2、0.3‰NO的模拟烟气。
图2
按n(O3)/n(NO)=1通入O3,硫、氮脱除率随n(NH3)/n(SO2)的变化曲线如图2所示。
随着NH3量的增多,硫、氮脱除率几乎同等程度地升高,但也存在明显不足,主要缺点是___________________________________________________________。
②按n(NH3)/n(SO2)=1通入NH3、n(O3)/n(NO)>1通入O3,随着O3投入量的增多,脱硝效率增大;而脱硫效率却减小,其原因是____________________________________________。
▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁
1.A 2.C 3.A 4.A 5.A 6.C 7.B 8.C 9.D 10.B 11.D 12.C 13.C 14.D
15.(14分)
(1)2Fe2++MnO2+4H+===Mn2++2Fe3++2H2O(3分)
(2)①2K++6Fe3++4SO
+6CO
+6H2O===K2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑(3分)
②Fe(OH)3(2分)
(3)pH过低,溶液酸性较强,F-转化为弱酸HF,溶液中F-浓度减小,Ca2+、Mg2+去除率减小(2分);pH过高,MgF2、CaF2沉淀转化为〖MFn〗2-n配离子,沉淀重新溶解,Ca2+、Mg2+的去除率降低(1分)
(4)依据反应原理得关系式:
Mn2+ ~ MnO
~ 5Fe2+
1 5
n(Mn2+) 0.0700mol/L×32.60mL×10-3L/mL(1分)
解得n(Mn2+)=4.564×10-4mol(1分)
c(Mn2+)=4.564×10-4mol÷(1.00mL×10-3L/mL)=0.4564mol/L(1分)
16.(15分)
(1)消去反应(2分)
(2)
(3分)
(3)保护酚羟基,防止其与SOCl2(或
)中的氯原子发生取代反应(答到“保护酚羟基”暂给全分)(2分)
17.(15分)
(1)①Co2+与NH3形成络合物,溶液中Co2+浓度减小,可减缓Co2+与OH反应生成Co(OH)2沉淀的速率(2分),有利于沉淀颗粒的生成,防止形成凝乳状沉淀或胶体(1分)
②取最后一次洗涤的滤出液于试管中,加入BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则产品已经洗涤干净(2分)
(2)①b(2分)②0.5(3分)
(3)向其中加入1mol/LH2SO4至固体完全溶解(或不再产生气泡)(1分),再加入30%H2O2溶液直至溶液的颜色不再加深(或开始产生大量气泡)(1分),然后向溶液中加入5mol/L氨水,调节pH至6(1分)(写“向溶液中加入5mol/L氨水,调节pH至5.2,继续加入5mol/L氨水,调节pH至6”也给分),过滤(1分),向滤液中加入5mol/LNaOH溶液(1分)
18.(14分)
(1)①O3+NO
NO2+O2(3分)
②O3将NO2氧化为更高价态的N2O5(2分)
(2)模拟烟气中的SO2、水蒸气先与NH3反应生成NH4HSO3(NH4HSO3热稳定性差,易分解,使得脱硫率不高)(1分);通入O3后,NH4HSO3被O3氧化成较稳定的NH4HSO4(促进上一步NH4HSO3的生成,从而提高脱硫率)(2分)
(3)①过量太多的氨气对提高硫、氮脱除率的影响不大,同时产生大量氨气尾气,既浪费原料(1分),也带来新的污染(1分)
②n(O3)/n(NO)>1时,O3将NO氧化为N2O5,此时NH3对N2O5的脱硝反应优先于O3NH3协同脱硫反应(脱硝速率大于脱硫速率),因此通入的O3量越多,生成的N2O5越多,脱硝效率越大(2分);同时由于通入的NH3量一定,N2O5对NH3的消耗进一步限制了NH3与SO2反应的进行,使得脱硫效率减小(2分)