石油化工的重要原料CxHy可以合成很多有机化合物,以下是CxHy合成物质E和J的流程图:
已知:Ⅰ.下列反应中R、R′代表烃基
Ⅱ.J的分子式为C4H4O4 ,是一种环状化合物。
(1)在CxHy的同系物中,所有碳原子一定共平面且碳原子数最多的分子的名称是____ 。
(2)H的分子式是 。
(3)下列说法正确的是 。
a.CxHy和苯都能使溴水褪色,原理相同
b.反应②和反应④的反应类型均为加成反应
c.C能与Na、NaOH、NaHCO3反应
d.E是一种水溶性很好的高分子化合物
e.J在酸性或碱性环境中均能水解
(4)K是J的同分异构体,且1 mol K与足量的NaHCO3溶液反应可放出2mol CO2气体,请写出一种符合条件K的结构简式__ 。
(5)写出反应⑤的化学方程式 ________。
(6)D有多种同分异构体,与D具有相同官能团的还有 种(含顺反异构体),其中核磁共振氢谱有3组吸收峰,且能发生银镜反应的结构简式是 。
已知A、B、C、D四种短周期元素,它们的核电荷数依次增大。A与C原子的基态电子排布中L能层都有两个未成对电子,C、D同主族。 E、F都是第四周期元素,E原子的基态电子排布中有4个未成对电子,F原子除最外能层只有1个电子外,其余各能层均为全充满。根据以上信息填空:
(1)基态D原子中,电子占据的最高能层符号 ,该能层具有的原子轨道数为 。
(2)E2+离子的价层电子排布图是 ,F原子的电子排布式是 。
(3)A元素的最高价氧化物对应的水化物中心原子采取的轨道杂化方式为 ,B元素的气态氢化物的VSEPR模型为 。
(4)化合物AC2、B2C和阴离子DAB-互为等电子体,它们结构相似,DAB-的电子式为 。
(5)配合物甲的焰色反应呈紫色,其内界由中心离子E3+与配位体AB-构成,配位数为6,甲的水溶液可以用于实验室中E2+离子的定性检验,检验E2+离子的离子方程为 。
(6)某种化合物由D,E,F三种元素组成,其晶胞如图所示,则其化学式为 ,该晶胞上下底面为正方形,侧面与底面垂直,根据图中所示的数据列式计算该晶体的密度d= g/cm3。(保留两位小数)
近年来,为提高能源利用率,西方提出共生理念——为提高经济效益,人类生产活动尽可能多功能化。共生工程将会大大促进化学工业的发展。
(1)由于共生工程的应用,利用发电厂产生的SO2制成自发电池,其电池反应方程式为:2SO2+O2+2H2O=2H2SO4,该电池电动势为1.06V。实际过程中,将SO2通入电池的 极(填“正”或“负”),负极反应式为 ;用这种方法处理SO2废气的优点是 。
(2)以硫酸工业的SO2尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料,可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下:
① 生产中,向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质,其目的是 。
② 下列有关说法正确的是 (填序号)。
A.反应Ⅰ中需鼓入足量空气,以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙
B.反应III中发生反应的化学方程式为CaSO4+4C CaS+4CO↑
C.反应IV需控制在60~70℃,目的之一是减少碳酸氢铵的分解
D.反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥
③ 反应V中选用了40%的乙二醇溶液做溶剂,温度控制在25℃,此时硫酸钾的产率
超过90%,选用40%的乙二醇溶液做溶剂的原因是 。
④(NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮,将氮氧化物转化为氮气,同时生成一种氮肥,形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式 。
对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施。
(1)含氰废水中的CN-有剧毒。
①CN-中C元素显+2价, N元素显-3价,用原子结构解释N元素显负价的原因是
②在微生物的作用下,CN-能够被氧气氧化成HCO3-,同时生成NH3,该反应的离子方程式为 。
(2)含乙酸钠和对氯酚()的废水可以利用微生物电池除去,其原理如下图所示。
①B是电池的 极(填“正”或“负”);
②A极的电极反应式为 。
(3)电渗析法处理厨房垃圾发酵液,同时得到乳酸的原理如下图所示(图中“HA”表示乳酸分子,A- 表示乳酸根离子)。
①阳极的电极反应式为
②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理:
③电解过程中,采取一定措施可控制阳极室pH约为6-8,此时进入浓缩室的OH-可忽略不计。
400mL 10 g•L-1乳酸溶液通电一段时间后,浓度上升为145 g•L-1(溶液体积变化忽略不计),阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为 L。(乳酸的摩尔质量为90 g• mol-1)
甲醇可作为燃料电池的原料。工业上利用CO2和H2在一定条件下反应合成甲醇。
(1)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=-1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式: 。
(2)甲醇脱氢可制取甲醛CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。回答下列问题:
①600K时,Y点甲醇的υ(逆) (正)(填“>”或“<”)
②从Y点到X点可采取的措施是____________________________。
③有同学计算得到在t1K时,该反应的平衡常数为8.1mol·L-1。你认为正确吗?请说明理由 。
(3)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。在相同的密闭容器中,使用不同方法制得的Cu2O(Ⅰ)和(Ⅱ)分别进行催化CH3OH的脱氢实验:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)
CH3OH的浓度(mol·L-1)随时间t (min)变化如下表:
序号 | 温度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
① | T1 | 0.050 | 0.0492 | 0.0486 | 0.0482 | 0.0480 | 0.0480 |
② | T1 | 0.050 | 0.0488 | 0.0484 | 0.0480 | 0.0480 | 0.0480 |
③ | T2 | 0.10 | 0.094 | 0.090 | 0.090 | 0.090 | 0.090 |
可以判断:实验①的前20 min的平均反应速率 ν(H2)= ;实验温度T1 T2(填“>”、“<”);催化剂的催化效率:实验① 实验②(填“>”、“<”)。
(4)电解法可消除甲醇对水质造成的污染,原理是:通电将Co2+氧化成Co3+,然后Co3+将甲醇氧化成CO2和H+(用石墨烯吸附除去Co2+)。现用如下图所示装置模拟上述过程, 除去甲醇的离子方程式为 。
肼是重要的化工原料。某探究小组利用下列反应制取水合肼(N2H4·H2O)。
CO(NH2) 2+ 2NaOH + NaClO = Na2CO3 + N2H4·H2O + NaCl
实验一: 制备NaClO溶液
(1)将氯气通入到盛有NaOH的锥形瓶中,锥形瓶中发生反应的离子方程式是_______________;
实验二: 制取水合肼(实验装置如图所示)
控制反应温度,将分液漏斗中溶液缓慢滴入三颈烧瓶中,充 分反应。加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液,收集108~114℃馏分。
(已知:N2H4·H2O + 2NaClO = N2↑ + 3H2O + 2NaCl)
(2)分液漏斗中的溶液是 (填标号A或B);
A.NaOH和NaClO混合溶液
B.CO (NH2) 2溶液
选择的理由是 ;
实验三: 测定馏分中肼含量
水合肼具有还原性,可以生成氮气。测定水合肼的质量分数可采用下列步骤:
a.称取馏分5.000g,加入适量NaHCO3固体,经稀释、转移、定容等步骤,配制250mL溶液。
b.移取25.00 mL于锥形瓶中,加入10mL水,摇匀.
c.用0.2000mol/L碘溶液滴定至溶液出现微黄色且半分钟内不消失,滴定过程中,溶液的pH保持在6.5左右。记录消耗碘的标准液的体积。
d.进一步操作与数据处理
(3)水合肼与碘溶液反应的化学方程式 ;滴定过程中,NaHCO3能控制溶液的pH在6.5左右,原因是
(4)滴定时,碘的标准溶液盛放在 滴定管中(选填:“酸式”或“碱式”) ;若本次滴定消耗碘的标准溶液为18.00mL,馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数
为 (保留三位有效数字);
(5)为获得更可靠的滴定结果,步骤d中进一步操作主要是: 。