C.若甲中反应2min时达到平衡,则2min内平均速率v(O2)=0.2mol·L-1·
min-1
D.甲平衡后再加入0.2molSO2、0.2molO2和0.4molSO3,平衡正向移动
解析 乙容器中投入4molSO3,相当于投入4molSO2、2molO2,刚好是甲容器投入量的两倍,可以看成是在两个甲容器中分别投入2molSO2、1molO2,平衡时分别与甲相同。
此时,甲中生成的SO3的物质的量正好等于每份容器中剩余的SO3,所以α1+α3=1。
然后加压将两份容器压缩成1个甲容器大小,若平衡不移动,各物质的物质的量均不变,n(SO3)=1.6mol×2=3.2mol。
由于该反应是气体化学计量数减小的反应,加压平衡正向移动得到更多SO3,所以乙容器中n(SO3)>3.2mol,而且α2<α3,即α1+α2<1,A、B错误。
一定温度下,甲容器中:
2SO2(g) +O2(g)2SO3(g)
初始浓度
(mol·L-1) 1 0.5 0
变化浓度
(mol·L-1) 0.8 0.4 0.8
平衡浓度
(mol·L-1) 0.2 0.1 0.8
v(O2)=0.4mol·L-1÷2min=0.2mol·L-1·min-1,C项正确。
平衡常数为:
K=
=
=160。
D项浓度商为:
Qc=
=
=
<160,所以平衡正向移动,正确。
答案 CD
第Ⅱ卷(非选择题 共80分)
16.(12分)利用制取硫酸产生的矿渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、Al2O3及SiO2等)制备高纯氧化铁(αFe2O3)的工艺流程如下:
(1)¡°酸浸¡±过程中Fe3O4发生反应的离子方程式为______________________________。
为提高¡°酸浸¡±中铁元素的浸出率,除了采用合适的液固比和循环浸取外,适宜的条件还有____________________、____________________。
(任举两例)
(2)调节pH至5.5的目的是______________________________________。
(3)滤液¢Ú中加入NH4HCO3时需要控制反应温度不能过高,原因是__________________________________________________。
(答一点即可)
(4)在空气中煅烧FeCO3制备高纯氧化铁的化学方程式为_______________________________________________________。
解析 由于矿渣中存在Fe2O3、Fe3O4、FeO、Al2O3、SiO2且后续步骤中加铁粉还原Fe3+,加溶液时只需要用稀盐酸或稀硫酸就可以,不需要用硝酸将铁氧化成Fe3+。
答案
(1)Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O 合适的酸浓度、连续搅拌、延长酸浸时间等(任答两点即可)
(2)除去滤液¢Ù中的Al3+
(3)防止NH4HCO3受热分解或防止Fe2+水解程度增大
(4)4FeCO3+O2
2Fe2O3+4CO2
17.(15分)某课题组以苯为主要原料,采用以下路线合成利胆药——柳胺酚
回答下列问题:
(1)对于柳胺酚,下列说法正确的是________。
A.1mol柳胺酚最多可以和2molNaOH反应
B.不发生硝化反应
C.可发生水解反应
D.可与溴发生取代反应
(2)写出A¡úB反应所需的试剂________。
(3)写出B¡úC的化学方程式__________________________________________。
(4)写出化合物F的结构简式__________。
(5)写出同时符合下列条件的F的同分异构体的结构简式________________________________________________________(写出3种)。
¢Ù属酚类化合物,且苯环上有三种不同化学环境的氢原子。
¢Ú能发生银镜反应。
(6)以苯和乙烯为原料可合成聚苯乙烯,请设计合成路线(无机试剂及溶剂任选)
注:
合成路线的书写格式参照如下示例流程图:
CH3CHO
CH3COOH
CH3COOCH2CH3
解析 根据柳胺酚的结构推知F的结构为
(1)柳胺酚属于多官能团化合物,酰胺水解、酚羟基都能消耗NaOH,苯环上能发生硝化反应和溴代反应。
(5)甲酸苯酚酯物质苯环上的氢原子种类是两种或四种,不可能出现三种。
因而F的符合条件的同分异构体分别为
答案
(1)C、D
(2)浓HNO3、浓H2SO4
18.(12分)硝酸铝广泛用于有机合成、印染工业等。
工业上以铝灰为原料(主要成分为Al,含少量Al2O3、Fe2O3、SiO2、CaO、MgO等)制备硝酸铝的工艺流程如下:
已知:
Al(OH)3沉淀和溶解的pH如下表:
Al(OH)3
开始沉淀
沉淀完全
沉淀开始溶解
沉淀溶解完全
pH
3.3
5.0
7.8
12.8
回答下列问题:
(1)碱溶时,发生主反应的离子方程式为________________________________。
(2)工艺流程中第一次加入硝酸调pH=7.0的目的是_______________________
_________________________________________________。
pH=7.0时,溶液中c(Al3+)=________(通常条件下,Ksp[Al(OH)3]=1.3¡Á10-33)。
(3)若忽略杂质跟酸、碱的反应,则在碱溶、调pH=7.0、酸溶过程中,理论上消耗碱、酸的物质的量之比n1(NaOH)¡Ãn2(HNO3)¡Ãn3(HNO3)=________。
(4)现用1t铝灰制硝酸铝晶体[Al(NO3)3·9H2O],最后生产出7.5t硝酸铝晶体,若生产过程中铝元素的损失率为10%,计算铝灰中铝元素的质量分数。
解析
(1)注意铝灰的主要成分为Al,主要反应是铝与碱的反应。
(2)结合流程图可知,调节pH=7.0时,过滤得到的沉淀再加HNO3,得硝酸铝,可知沉淀为Al(OH)3。
c(Al3+)=
=1.3¡Á10-12mol·L-1。
(3)碱溶、调pH=7.0、酸溶的反应分别为:
2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2¡ü、AlO
+H++H2O===Al(OH)3¡ý、Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O,得n1(NaOH)∶n2(HNO3)∶n3(HNO3)=1∶1∶3。
答案
(1)2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2¡ü
(2)使Al(OH)3沉淀完全 1.3¡Á10-12mol·L-1
(3)1¡Ã1¡Ã3
(4)设铝元素的质量分数为x
Al ~ Al(NO3)3·9H2O
27 375
1t¡Á(1-10%)¡Áx 7.5t
=
解得:
x=0.6(或60%)
19.(15分)草酸合铁酸钾晶体Kx[Fe(C2O4)y]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷。
实验室制备草酸合铁酸钾晶体的实验流程如下:
(1)若用铁和稀硫酸制备FeSO4·7H2O,常保持______过量,理由是___________________________________________________。
(2)上述流程中,¡°沉淀¡±一步所得FeC2O4·2H2O沉淀需用水洗涤。
检验沉淀是否洗涤干净的方法是______________________________________________
__________________________。
(3)测定草酸合铁酸钾产品中Fe3+含量和C2O
含量的实验步骤如下:
步骤1:
准确称取所制草酸合铁酸钾晶体ag(约1.5g),配成250mL待测液。
步骤2:
用移液管移取25.00mL待测液于锥形瓶中,加入6mol·L-1HCl10mL,加热至70~80¡æ,趁热用SnCl2TiCl3联合还原法将Fe3+全部还原为Fe2+,加入MnSO4溶液10mL,在75~80¡æ下用0.01000mol·L-1KMnO4标准溶液滴定至终点(Cl-不参与反应),将C2O
全部氧化成CO2,Fe2+全部氧化成Fe3+记录体积。
步骤3:
¡¡
步骤4:
重复上述步骤2~步骤3两次。
¢Ù步骤2操作时,还需要使用如图所示仪器中的________(填序号)。
¢Ú步骤2中MnSO4溶液的作用是________,滴定终点的现象是______________________________________。
¢Û在不增加试剂种类的前提下,步骤3的目的是_________________________。
解析
(1)铁和稀硫酸制备FeSO4·7H2O,保持一种物质过量,主要是硫酸,因为在获得晶体的过程中抑制Fe2+的水解。
(2)沉淀洗涤是否干净,主要是沉淀中所含的可溶性杂质是否存在,首先分析杂质可能是K2SO4,可以通过检验SO
检验洗涤是否干净。
(3)①注意测定过程中要控制温度,选择温度计,方法是通过利用KMnO4滴定,选用酸式滴定管。
②滴定过程中MnO
被还原为Mn2+,先加入Mn2+可能是作催化剂。
滴定终点时,KMnO4过量,此时溶液呈浅红色,且半分钟内不褪色。
③本实验的目的是测定Fe3+和C2O
,而测定过程中,是先将Fe3+还原为Fe2+,然后利用KMnO4滴定氧化Fe2+、C2O
,无法分别出Fe2+、C2O
各自的量,只有总量,因此还需要滴定出Fe2+或C2O
,由题可知滴定C2O
更容易,因为可以另取溶液,直接滴定,因为此时铁为Fe3+不与KMnO4反应。
答案
(1)铁 防止Fe2+被氧气氧化
(2)取少量最后一次洗涤液,加入BaCl2溶液,若出现白色沉淀,说明沉淀没有洗涤干净,反之,沉淀已洗涤干净(其他合理答案也可)
(3)¢Ùad ¢Ú作催化剂 溶液变为浅红色,且半分钟不褪色 ¢Û测定C2O
的含量
20.(14分)甲醇可作为燃料电池的原料。
以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
¢ñ:
CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)ΔH=206.0kJ·mol-1
¢ò:
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH=-129.0kJ·mol-1
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为______________________________________________________。
(2)将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入容积为100L的反应室,在一定条件下发生反应¢ñ,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如右图。
¢Ù假设100¡æ时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示该反应的平均反应速率为________。
¢Ú100¡æ时反应¢ñ的平衡常数为