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【化学——选修2:化学与技术】(15分) 有机合成中常用的钯/活性炭催化剂若长期...

【化学——选修2:化学与技术】(15分)

   有机合成中常用的钯/活性炭催化剂若长期使用,会被铁、有机化合物等杂质污染而失去活性,成为废催化剂。一种由废催化剂制取PdCl2的工艺流程如下:

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(1)“焙烧1”通入空气的目的是使有机化合物、活性炭等可燃物通过燃烧而除掉,通入空气过多反而不利于实现目的,其原因是                        

(2)甲酸在反应中被氧化为二氧化碳,写出甲酸与PdO反应的化学方程式:___               

(3)加浓氨水时,钯转变为可溶性[Pd(NH34]2+,此时铁的存在形式是                (写化学式)。

(4)加入浓氨水的过程中,需要控制溶液的pH为8~9,实验室检测溶液pH的操作方法是:      

(5)“焙烧2”的目的是:                                              

(6)与焙烧2产生的气体组成元素相同的化合物是                              ,该物质与空气形成一种环保型碱性燃料电池,其负极反应式为______________________________。

(7) Pd中加入王水的反应可以表示为Pd+HCl+HNO3→A+B↑+H2O(未配平)。其中B为无色有毒气体,该气体在空气中不能稳定存在;A中含有三种元素,其中Pd元素的质量分数为42.4%,H元素的质量分数为0.8%。则A的化学式为                      

 

(1)大量的空气会带走大量的热,使反应器内温度过低,甚至不能发生反应。(2分) (2) HCOOH+PdOPd+CO2↑+H2O(2分) (3)Fe(OH)3(2分) (4)用洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上,与标准比色卡比色,读出pH(2分) (5)脱氨(使 Pd(NH3)2Cl2生成PdCl2)(2分) (6)N2H4,(1分)N2H4+4OH――4e-==N2↑+4H2O(2分) (7) H2PdCl4(2分) 【解析】 试题分析:(1)“焙烧1”通入空气的目的是使有机化合物、活性炭等可燃物通过燃烧而除掉,若通入空气过多大量的空气会带走大量的热,使反应器内温度过低,甚至不能发生反应。因此反而不利于实现目的;(2)甲酸在反应中被氧化为二氧化碳,则甲酸与PdO反应的化学方程式:HCOOH+PdOPd+CO2↑+H2O;(3)当加浓氨水时,溶液中的Fe3+就会发生沉淀反应产生Fe(OH)3沉淀,其反应的两种方程式是:Fe3++3 NH3·H2O= Fe(OH)3↓+3NH4+;(4)加入浓氨水的过程中,需要控制溶液的pH为8~9,实验室检测溶液pH的操作方法是用洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上,与标准比色卡比色,读出pH;(5)“焙烧2”的目的是使 Pd(NH3)2Cl2生成PdCl2,即进行脱氨处理;(6)与焙烧2产生的气体NH3组成元素相同的化合物是N2H4,该物质与空气形成一种环保型碱性燃料电池,其负极是N2H4失去电子被氧化,反应式为N2H4+4OH――4e-==N2↑+4H2O;(7) Pd中加入王水的反应可以表示为Pd+HCl+HNO3→A+B↑+H2O(未配平)。其中B为无色有毒气体,该气体在空气中不能稳定存在;则B是NO;A中含有三种元素,其中Pd元素的质量分数为42.4%,H元素的质量分数为0.8%。根据前边的知识可知在反应中Pd反应后变为+2价,根据氧化还原反应中化合价升降总数相等可知:方程式中Pd和硝酸的系数分别是3、2;根据元素的原子守恒,结合化合物中正负化合价的代数和为0可知在A中含有的元素是Pd、H、Cl,假设总质量是100,它们的个数比为:n(Pd):n(H):n(Cl)=(42.4÷106): (0.8÷1):[(100-42.4-0.8)÷35.5] = 0.4:0.8: 1.6=1:2:4,所以A的化学式为H2PdCl4。 考点:考查实验操作的目的、方法、溶液pH的检验方法、化学方程式和离子方程式的书写、燃料电池的各种原理及物质化学式的确定的知识。  
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考点分析:
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(15分)工业上研究燃料脱硫的过程中,涉及如下反应:

    CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g),K1H1= 218.4 kJ·mol-l(反应I)

    满分5 manfen5.comCaSO4(s)+2CO(g)满分5 manfen5.comCaS(s)+2CO2(g),K2H2= -87.8 kJ·mol-l(反应II)

(1)反应CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)满分5 manfen5.comCaS(s)+3CO2(g)的H=              ;平衡常数K=____            (用K1,K2表示)。

(2)某温度下在一密闭容器中若只发生反应I,测得数据如下:

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前100 s 内v(SO2)=          mo1·L-1·s-l,平衡时CO的转化率为                

(3)若只研究反应II,在不同条件下其反应能量变化如下图所示:图中曲线a到曲线b的措施是________,恒温恒容时,下列说法能说明反应到达平衡状态的是____     

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A.体系中气体的平均摩尔质量不再改变

B.v(CO)=v(CO2

C.CO的转化率达到了最大限度

D.体系内气体压强不再发生变化

(4)某科研小组研究在其它条件不变的情况下,改变起始一氧化碳物质的量[用n(CO)表示]对CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)满分5 manfen5.comCaS(s)+3CO2(g)反应的影响,实验结果如右图所示(图中T表示温度):

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比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物SO2的转化率最高的是

____   

图像中T2     T1(填“高于”、“低于”、“等于”或“无法确定”):判断的

    理由是____                     

 

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(15分)高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效多功能水处理剂,具有极强的氧化性。

(1)已知:4FeO42-+10H2O 4Fe(OH) 3+8OH-+3O2↑。K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有   

同浓度的高铁酸钾在pH为4.74、7.00、11.50的水溶液中最稳定的是pH=        的溶液。

(2)高铁酸钾有以下几种常见制备方法:

干法

Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物

湿法 

强碱性介质中,Fe(NO33与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液

电解法

制备中间产物Na2FeO4,再与KOH溶液反应

干法制备K2FeO4的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为____       

湿法制备中,若Fe(NO33加入过量,在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4,此反应的离子方程式:____               ________________

制备中间产物Na2FeO4,可采用的装置如图所示,则阳极的电极反应

式为               

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(3)比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电,其总反应为:  

    3Zn+2K2FeO4+8H2O 满分5 manfen5.com3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH

    放电时负极材料为____       ,正极反应为:____                

(4) 25时,CaFeO4的Ksp=4.54×l0-9,若要使1000 L含有2.0×l0-4 mol·L-l K2FeO4的废水中的c(FeO42-)有沉淀产生,理论上至少加入Ca(OH)2的物质的量为____     mol。

 

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(13分)实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯。有关物质的相关数据如下表:

化合物

相对分子质量

密度/g·cm-3

沸点,/℃

溶解度/l00g

正丁醇

74

0.80

118.0

9

冰醋酸

60

1.045 

118.1

互溶

乙酸正丁酯

116

0.882

  126.1

0.7

操作如下:

在50mL三颈烧瓶中,加入18.5 mL正丁醇和13.4 mL冰醋酸, 3~4滴浓硫酸,投入沸石。安装分水器(作用:实验过程中不断分离除去反应生成的水)、温度计及回流冷凝管。

将分水器分出的酯层和反应液一起倒入分液漏斗中,水洗,  10% Na2CO3洗涤,再水洗,最后转移至锥形瓶,干燥。

将干燥后的乙酸正丁酯滤入烧瓶中,常压蒸馏,收集馏分,得15.1 g乙酸正丁酯。

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请回答有关问题:

(1)冷水应该从冷凝管             (填a或b)端管口通入。

(2)仪器A中发生反应的化学方程式为____                                 

(3)步骤“不断分离除去反应生成的水”该操作的目的是:                       

(4)步骤用10%Na2CO3溶液洗涤有机层,该步操作的目的是                         

(5)进行分液操作时,使用的漏斗是____    (填选项)。

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(6)步骤在进行蒸馏操作时,若从118开始收集馏分,产率偏___  (填“高”或者“低”)原因是____

(7)该实验过程中,生成乙酸正丁酯的产率是            

 

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已知:95时,KW=1.0×10-12.在该温度下,测得0.1mol·L-1Na2A溶液pH=6,则下列说法正确的是

A.H2A在水溶液中的电离方程式为:H2AH++HA-,HA H++A2-

B.(NH42A溶液中存在离子浓度关系:c(NH4+)>c(A2-)>c(H+)>c(OH

C.0.0lmol·L-l的H2A溶液pH=2

D.等体积等浓度的盐酸与H2A溶液分别与5.6g Zn反应,H2A溶液产生的H2

 

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下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是

 

  实验操作

实验现象

结论  

A

淀粉与稀H2SO4共热,再加银

氨溶液水浴加热

无银镜生成

淀粉水解产物无还原性

B

向某溶液中先滴加氯水,再滴

加少量KSCN溶液

溶液变成血红色

溶液中含有Fe2+

C

向NaAlO2溶液中滴加饱和

NaHCO3溶液

 

有白色沉淀产生

验证两者都发生了水解反

应,且相互促进

D

将CO2通入Na2SiO3溶液中

有白色沉淀生成

证明H2CO3酸性比H2SiO3

 

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