对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体，它常以浓硝酸为硝化剂，浓硫酸为催化剂，通过甲苯的硝化反应制备。
一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是：以发烟硝酸为硝化剂，固体NaHSO4为催化剂（可循环使用），在CCl4溶液中，加入乙酸酐（有脱水作用），45℃反应1h 。反应结束后，过滤，滤液分别用5% NaHCO3溶液、水洗至中性，再经分离提纯得到对硝基甲苯。
（1）上述实验中过滤的目的是 。
（2）滤液在分液漏斗中洗涤静置后，有机层处于 层（填“上”或'下”）；放液时，若发现液体流不下来，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，还有 。
（3）下列给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。
| 催化剂 |
n（催化剂） n（甲苯） |
硝化产物中各种异构体质量分数(%) |
总产率（%） |
||
| 对硝基甲苯 |
邻硝基甲苯 |
间硝基甲苯 |
|||
| 浓H2SO4 |
1.0 |
35.6 |
60.2 |
4.2 |
98.0 |
| 1.2 |
36.5 |
59.5 |
4.0 |
99.8 |
|
| NaHSO4 |
0.15 |
44.6 |
55.1 |
0.3 |
98.9 |
| 0.25 |
46.3 |
52.8 |
0.9 |
99.9 |
|
| 0.32 |
47.9 |
51.8 |
0.3 |
99.9 |
|
| 0.36 |
45.2 |
54.2 |
0.6 |
99.9 |
①NaHSO4催化制备对硝基甲苯时，催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为 。
②由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知，甲苯硝化反应的特点是 。
③与浓硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO4催化甲苯硝化的优点有 。
(15分)
硫酸工厂排放的尾气中，含少量的二氧化硫。为防止污染大气，在排放前必需进行尾气处理并设法进行综合利用。
⑴硫酸工厂排放尾气中的SO2通常用足量石灰水吸收，然后再用稀硫酸处理。
①写出上述过程的化学反应方程式： ，
②请说出这种尾气处理方法的优点（说出两点即可）
③若某硫酸厂每天排放的1万米3。（标准状况）尾气中含0.2%（体积百分数）的SO2，通过上述方法处理，理论上需生石灰 kg。
⑵近闻美国和日本正在研究用Na2SO3吸收法作为治理SO2污染的一种新方法，该方法：第一步是用Na2SO3水溶液吸收SO2，第二步是加热吸收溶液，可得到含高浓度SO2的水蒸气副产品。
这种尾气处理方法与（1）相比的优点是 。
⑶某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将所得的Na2SO3溶液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法；其中阴阳膜组合循环再生机理如图，a、b离子交换膜将电解槽分为三个。区域，电极材料为石墨。 
①图中a表示 离子交换膜（填“阴”或“阳”）。A—E分别代表生产中的原料或产品，其中C为硫酸，则A表示 ，E表示 。
②阳极的电极反应式为 。
I．我国即将建成自己的载人空间站。载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2。
⑴某种电化学装置可实现如下转化：2CO2=2CO+O2，CO可用作燃料。已知该反应的某极反应为：4OH-－4e-=O2↑+2H2O，则另一极反应为： 。
⑵有人提出，可以设计某温度下的反应：2CO=2C+O2（△H>O、△S<O）来消除CO的污染。请你判断该温度下上述反应是否能发生并说明理由是 。
Ⅱ.大气固氮属于自然固氮，合成氨是目前人工固氮的主要方法。科学家一直致力“人工固氮”新方法的研究。
⑴有关大气固氮(以N2+O2 
2NO为例)、人工固氮(以N2+3H2 2NH3为例)反应的平衡常数
的值如下表。
| 反应 |
N2+02 2NO |
N2+3H22NH3 |
||
| 温度/℃ |
27 |
2000 |
100 |
400 |
| K |
3.84×10-31 |
0.1 |
3.4×109 |
2.0x104 |
下列说法正确的是 。(填字母)
a．大气固氮与人工固氮都是放热反应
b．人类模拟大气固氮无现实意义
c．寻找在常温下合成氨的高效催化剂是目前人工固氮的新方向
d．在常温下，人工固氮非常容易进行
⑵已知：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 
=-92.4kJ·mol-1
2H2(g)+02(g)="2H20(1) " ="-571.6" kJ·mol-1
据报道，在常温、常压、光照、催化剂的条件下，N2可以与水反应，则反应 N2(g)+3H20(1)=2NH3(g)+3／2O2(g)的= KJ·mol-1。
⑶某研究小组在673 K、30 MPa下，在体积为
的密闭容器中进行反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，其
(H2)和(NH3)随时间变化的关系如图所示。
①下列叙述正确的是 。(填字母)
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到化学平衡状态
C．若t3时由673 K升至773 K，则(H2)将增大
②从开始到平衡时反应的平均速率(以H2的浓度变化表示)
(H2)= 。
③若开始时(N2)=(H2)，则反应的平衡常数= (用代数式表示)。
电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图如下：
⑴实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的 。
a．H2SO4 b．BaSO4 c．Na2SO4 d．NaOH e．CH3CH2OH
⑵电解池阳极的电极反应分别是① ；
②4OH－ - 4 e－＝ 2H2O ＋Ｏ2↑。
⑶电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是 。
⑷该熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是CH4 + 4CO32- - 8e－= 5CO2 + 2H2O。
①正极的电极反应是 。
②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环（见上图）。A物质的化学式是 。
⑸实验过程中，若在阴极产生了44.8 L（标准状况）气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4（标准状况）___________L。
TiO2在工业生产和日常生活中有重要用途。
I．工业上用钛矿石（FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）经过下述反应制得：
其中，步骤②发生的反应为：2H2SO4＋FeTiO3=TiOSO4＋FeSO4＋2H2O。
（1）净化钛矿石时，是否需要除去杂质FeO？答： （填“需要”或“不需要”）。
（2）净化钛矿石时，需用浓氢氧化钠溶液来处理，写出该过程中发生反应的化学方程式。
答： ; 。
II．TiO2可通过下述两种方法制备金属钛：
“方法一”是电解TiO2来获得Ti：将处理过的TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解液，用碳块作电解槽池。
（3）阴极反应的电极反应式为___________________________________。
“方法二”是先将TiO2与Cl2、C反应得到TiCl4，再用镁还原得到Ti。因下述反应难于发生：TiO2 (s)＋2Cl2 (g)
TiCl4(l)＋O2 (g) ΔH=＋151 kJ·mol－1所以不能直接由TiO2 和Cl2反应（即氯化反应）来制取TiCl4。当往氯化反应体系中加入碳后，碳与上述反应发生耦合，使得反应在高温条件下能顺利进行。
（4）已知：C(s)＋O2 (g) = CO2 (g) ; ΔH=－394 kJ·mol－1。请填空：
TiO2 (s)＋C (s)＋2Cl2 (g) = TiCl4 (l)＋CO2 (g); ΔH= ______________
（5）从化学平衡的角度解释：往氯化反应体系中加入碳时，氯化反应能顺利进行的原因。
答：____________________________________________。
）的合成路线如下:
粤公网安备 44130202000953号