三、非选择题(本题包括4小题,每小题16分,共64分)
30.(本题16分)
请回答下列问题:
(1)化合物Ⅱ的分子式为,Ⅲ的含氧官能团的名称为。
(2)反应①~③中,属于加成反应的是____________。
(3)化合物II与足量的H2(Ni作催化剂)加成后再在酸性条件下水解,所得产物之一可以发生聚合反应,写出该聚合产物的结构简式为:
______________________________。
(4)1mol化合物Ⅱ与C9H8的混合物完全燃烧时消耗O2的量为__________mol。
(5)化合物II与NaOH溶液能很快完全反应,写出该反应方程式:
。
(6)化合物II也能发生类似反应②的反应得到一种分子中含3个碳原子的有机物,该物质的结构简式为。
(7)写出满足下列条件的IV的同分异构体的结构简式。
①苯环上只有两个处于对位的取代基;②能发生银镜反应;③核磁共振氢谱有5组吸收峰
(6)CH3COCH3(2分)
(7)
(3分)
(5)化合物是Ⅱ是酯类,所以在氢氧化钠溶液中发生水解反应,方程式为:
(6)反应②发生的是酯水解和脱羧基反应,所以化合物II发生水解和脱羧基反应后,产物为丙酮CH3COCH3。
(7)IV的同分异构体能够发生银镜反应,说明含有醛基结构,由于只有2个取代基处于对位结构,所以要满足核磁共振氢谱吸收峰的结构简式为
。
考点:
本题考查的是有机化合物的推断。
31.(本题16分)臭氧可用于净化空气、饮用水的消毒、处理工业废物和作氧化剂.
(1)臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。
如:
6Ag(s)+O3(g)=3Ag2O(s)ΔH=-235.8kJ/mol.
已知2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g)ΔH=+62.2kJ/mol,
则常温下反应:
2O3(g)=3O2(g)的ΔH=.
(2)科学家P.Tatapudi等人首先使用在酸性条件下电解水的方法制得臭氧。
臭氧在阳极周围的水中产生,电极反应式为3H2O-6e-=O3↑+6H+,阴极附近溶解在水中的氧气生成过氧化氢,其电极反应式为。
(3)O3在碱性条件下可将Na2SO4氧化成Na2S2O8。
写出该反应的化学方程式为:
(4)所得的Na2S2O8溶液可降解有机污染物4-CP。
原因是Na2S2O8溶液在一定条件下可产生强氧化性自由基(SO4-·)。
通过测定4-CP降解率可判断Na2S2O8溶液产生SO4-·的量。
某研究小组设计实验探究了溶液酸碱性、Fe2+的浓度对产生SO4-·的影响。
①溶液酸碱性的影响:
其他条件相同,将4-CP加入到不同pH的Na2S2O8溶液中,结果如图a所示。
由此可知:
溶液酸性增强,(填“有利于”或“不利于”)Na2S2O8产生SO4-·。
②Fe2+浓度的影响:
相同条件下,将不同浓度的FeSO4溶液分别加入c(4-CP)=1.56×10-4mol·L-1、c(Na2S2O8)=3.12×10-3mol·L-1的混合溶液中。
反应240min后测得实验结果如图b所示。
已知S2O82-+Fe2+=SO4-·+SO42-+Fe3+。
则由图示可知下列说法正确的是:
_________________(填序号)
A.反应开始一段时间内,4-CP降解率随Fe2+浓度的增大而增大,其原因是Fe2+能使Na2S2O8产生更多的SO4-·。
B.Fe2+是4-CP降解反应的催化剂
C.当c(Fe2+)过大时,4-CP降解率反而下降,原因可能是Fe2+会与SO4—.发生反应,消耗部分SO4—.。
D.4-CP降解率反而下降,原因可能是生成的Fe3+水解使溶液的酸性增强,不利于降解反应的进行。
③当c(Fe2+)=3.2×10-3mol·L-1时,4-CP降解的平均反应速率的计算表达式为。
【答案】(16分)
(1)-285.0KJ.mol-1(3分)
(2)3O2+6H++6e-=3H2O2(或O2+2H++2e-=H2O2)(3分)
(3)2Na2SO4+O3+H2O=Na2S2O8+2NaOH+O2(3分)
(4)①有利于(2分)
②AC(2分)
③
(3分)
(4)①右图a中明显可以看出,随着横坐标pH的增大,4-CP降解率逐渐减小,而起到降解作用的是具有强氧化性的自由基(SO4-·),所以讲解率降低说明强氧化自由基减少,所以酸性增强才有利于Na2S2O8产生SO4-·。
②根据图b可以看出,开始的一段时间内随着横坐标Fe2+浓度增大,4-CP降解率在增大,所以说明在这段时间内,Fe2+能使Na2S2O8产生更多的SO4-·,A正确。
强氧化性自由基是通过S2O82-+Fe2+=SO4-·+SO42-+Fe3+反应产生的,所以Fe2+不是讲解反应的催化剂,B错误;因为自由基SO4-·有强氧化性,所以若Fe2+浓度过大,则来不及反应的Fe2+会被生成的自由基氧化,导致自由基减少,降解率下降,C正确,D错误;故选AC。
③当c(Fe2+)=3.2×10-3mol·L-1时,从图像b中可以找到此时的降解率52.4%,而初始浓度为c(4-CP)=1.56×10-4mol·L-1,所以在240min内的反应速率v=△C/△t=
。
考点:
本题考查的是盖斯定律应用、电化学中电极反应式的书写、氧化还原反应方程式的配平、化学反应速率的计算等问题。
32.(本题共16分)硼酸(H3BO3)大量应用于玻璃制造行业,以硼镁矿(2Mg0.B203.H20、Si02及少量Fe304、CaCO3,Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下:
已知:
H3BO3在200C、400C、600C、1000C时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g。
Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4。
(1)由于矿粉中含CaC03,为防止“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出,应采取的措施是:
。
(2)“浸出液”显酸性,含H3B03和Mg2+和SO42-,还含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等杂质。
“除杂”时向浸出液中依次加入适量H202和Mg0,除去的杂质离子是_______。
H2O2的作用是____________________________________________(用离子方程式表示)。
(3)“浸取”后,采用“热过滤”的目的是_____________________________________。
(4)“母液”可用于回收硫酸镁,已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图,且溶液的沸点随压强增大而升高。
为了从“母液”中充分回收MgS04·H20,应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩,____________
(5)硼酸(H3BO3)溶液中存在如下反应:
H3BO3(aq)+H2O(l)
[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)K=5.7×10-10(298K)
计算25℃时0.7mol·L-1硼酸溶液中H+的浓度。
(写出计算过程)
(6)已知298K时:
化学式
碳酸
醋酸
电离常数
K1=4.4×10-7
K2=4.7×10-11
K=1.75×10-5
下列说法正确的是。
A.碳酸钠溶液滴入硼酸中能观察到有气泡产生
B.碳酸钠溶液滴入醋酸中能观察到有气泡产生
C.等浓度的碳酸和硼酸溶液比较,pH:
前者>后者
D.等浓度的碳酸钠和醋酸钠溶液比较,pH:
前者>后者
【答案】32.答案
(1)分批慢慢加入稀硫酸(2分)
(2)Fe3+、Fe2+、Al3+(2分,全对才得分)2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O(2分)
(3)防止因温度下降时H3BO3从溶液中析出(2分)
(4)加压升温结晶(2分)
(5)H3BO3(aq)+H2O(l)
[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)
起始时各物质浓度/mol·L-1:
0.7000
平衡时各物质浓度/mol·L-1:
0.70-xxx
K=
===5.7×10-10
x2=3.99×10-10x=2×10-5(mol·L-1)
(共4分。
两段式1分;K的表达式1分;代入数字的式子1分;结果1分)
(6)BD(2分)
到的MgS04·H20在较高温度下才结晶,且该晶体的溶解度随温度升高而减小,所以
要在接近200℃的较高温度下得到该晶体,常压下蒸发结晶较难,应该选择加压升温结晶的方法。
(5)H3BO3(aq)+H2O(l)
[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)
起始时各物质浓度/mol·L-1:
0.7000
平衡时各物质浓度/mol·L-1:
0.70-xxx
K=
===5.7×10-10
x2=3.99×10-10x=2×10-5(mol·L-1)
(6)对比硼酸和表格中碳酸、醋酸的电离程度,可知3者的酸性大小为:
醋酸>碳酸>硼酸>HCO3-,所以根据33.(共16分)某兴趣小组设计并进行了以下实验来制取氯水,并利新制用氯水完成实验。
(1)实验室拟用下列装置制备氯水,请按照气体从左向右流动的方向将仪器进行连接:
H→ _____________(填接口处的符号);广口瓶Ⅱ中的试剂为 。
(2)写出该实验中制取Cl2的化学方程式为:
___________________________________
(3)某兴趣小组设计实验除去氯化钾中含有Fe3+、SO42-、Br-等杂质离子,步骤如下:
A.溶解,在所得溶液中加入试剂至Fe3+、SO42-沉淀完全,煮沸;
B.过滤,在滤液中加入盐酸调节pH;
C.加入_____(除Br-);蒸干灼烧。
请回答问题:
(3)
①步骤a中,依次加入的试剂是NH3.H2O、_________、_________。
②步骤c中加入的试剂是__________________。
(4)某研究性学习小组用KSCN检验FeSO4溶液中的Fe2+时,加入过量浓HNO3,溶液的颜色变红。
但是将红色溶液放置一会则发现溶液由红色突然变为蓝色,并产生红棕色气体。
对这一奇特现象同学们进行了以下探究。
[查阅资料]:
(SCN)2称为拟卤素,性质与卤素单质相似,(SCN)2、Cl2、Br2、I2四种物质的氧化性强弱为:
Cl2>Br2>(SCN)2>I2。
[提出假设]:
①甲同学假设是FeSO4与HNO3作用;乙同学假设是______与HNO3作用。
[实验验证]:
②大家经过理性分析,认为甲同学的假设不成立。
理由是________________________。
③根据乙同学的假设,设计了如下实验方案进行验证:
向浓HNO3中逐滴加入KSCN溶液,实验开始时无明显现象,一段时间后溶液慢慢变红色至深色,突然剧烈反应产生大量气泡,放出红棕色气体。
将产生的气体通入过量的Ba(OH)2溶液,产生浑浊,并剩余一种气体(是空气中的主要成分之一);向反应后的溶液中加入BaCl2溶液产生白色沉淀。
则反应中产生的气体是:
_______________________________
[实验结论]:
乙同学假设正确。
[实验反思]:
④由实验可知:
用SCN-间接检验Fe2+时,加入的氧化剂除用HNO3外还可以选择氯水等,通过该实验探究可知加入氧化剂的量必须要_______(填“少量”、“过量”)。
【解析】
试题分析:
(1)制备气体的仪器连接遵从发生装置→除杂装置→干燥装置→收集→尾气吸收的顺序,考虑制备氯气中含有HCl和水蒸气等杂质气体,所以先用排饱和食盐水法除去HCl,再用浓硫酸吸收水蒸气,再用向上排空气法收集,用碱吸收尾气,满足该顺序,连接应为H→B、A→C、D→E,所以根据顺序可以得知广口瓶Ⅱ中的试剂为饱和食盐水。
(2)根据图中的发生装置可知,该实验中采用了难挥发的硫酸制备挥发性的盐酸,再与二氧化锰制备氯气的方法,所以方程式为2NaCl+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Na2SO4+2H2O+Cl2↑(加热)。
(3)①氯化钾中含有Fe3+、SO42-、Br-等杂质离子,其中加入的试剂是NH3.H2O可以使Fe3+沉淀除去,除去SO42-需要加入Ba2+试剂,使之转化为BaSO4沉淀除去,为了不引入过多杂质,应选用阴离子相同的BaCl2;为了把NH4+除去,可以加入强碱KOH,所以步骤a中依次加入的试剂是NH3.H2O、BaCl2、KOH。
②步骤c中除去的是杂质Br-,所以加入新制氯水,把Br-转化为单质Br2除去。
④用SCN-间接检验Fe2+时,需要加入强氧化剂把Fe2+氧化才会出现无色变红色现象,但是根据上述中的实验经历,如果强氧化剂过量容易把用SCN-氧化,使溶液红色消失变成蓝色。
根据资料提供显示氧化性Cl2>(SCN)2,所以氯气过量同样能氧化SCN-,造成红色消失变成蓝色的现象,所以加入氧化剂的量必须要少量。
考点:
本题考查的是探究性试验与实验室制备氯气、离子的除杂和亚铁离子的检验相结合的实验题。