【选做题】本题包括A、B两小题，请选定其中一小题，并在相应的答题区域内作答。若多做，则按A小题评分。
A．[物质结构与性质]
过渡元素铁可形成多种配合物，如：[Fe(CN)6]4-、Fe(SCN)3等。
（1）Fe2+基态核外电子排布式为 。
（2）科学研究表明用TiO2作光催化剂可将废水中CN-转化为OCN-、并最终氧化为N2、CO2。OCN-中三种元素的电负性由大到小的顺序为 。
（3）与CN-互为等电子体的一种分子为 （填化学式）；1mol Fe(CN)63-中含有σ键的数目为 。
（4）铁的另一种配合物Fe(CO)5熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于CCl4，据此可以判断Fe(CO)5晶体属于 （填晶体类型）。
（5）铁铝合金的一种晶体属于面心立方结构，其晶胞可看成由8个小体心立方结构堆砌而成。已知小立方体如图所示。
该合金的化学式为 。
B．[实验化学]
工业上常用水杨酸与乙酸酐反应制取解热镇痛药阿司匹林（乙酰水杨酸）。
【反应原理】
【物质性质】
| 试剂 |
沸点(℃) |
溶解度 |
化学性质 |
||||
| 水杨酸 |
211 |
微溶于冷水，易溶于热水 |
|
||||
| 乙酸酐 |
139 |
在水中逐渐分解 |
|
||||
| 乙酰水杨酸 |
|
微溶于水 |
与碳酸钠反应生成水溶性盐 |
【实验流程】
（1）物质制备：向125 mL的锥形瓶中依次加入4 g水杨酸、10 mL乙酸酐（密度为1.08g/mL）、0.5 mL浓硫酸，振荡锥形瓶至水杨酸全部溶解，在85℃～90℃条件下，用热水浴加热5～10 min。
①加入水杨酸、乙酸酐后，需缓慢滴加浓硫酸，否则产率会大大降低，其原因是 。
②控制反应温度85℃～90℃的原因 。
（2）产品结晶：取出锥形瓶，加入50 mL蒸馏水冷却。待晶体完全析出后用布氏漏斗抽滤，再洗涤晶体，抽干。简要叙述如何洗涤布氏漏斗中的晶体？ 。
（3）产品提纯：将粗产品转移至150 mL烧杯中，向其中慢慢加入试剂X并不断搅拌至不再产生气泡为止。进一步提纯最终获得乙酰水杨酸3.6 g。
①试剂X为 。
②实验中乙酰水杨酸的产率为 （已知：水杨酸、乙酰水杨酸的相对分子质量分别为138和180）。
（4）纯度检验：取少许产品加入盛有5 mL水的试管中，加入1～2滴FeCl3溶液，溶液呈浅紫色，其可能的原因是 。
氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液(主要含Cu2＋、Fe3＋)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下：
金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。
【已知：金属离子浓度为1 mol·L－1时，Fe(OH)3开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0，Cu(OH)2开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】请回答下列问题：
(1)酸浸时发生反应的离子方程式是________；析出CuCl晶体时的最佳pH在________左右。
(2)铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为____________________________。
(3)析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70℃干燥2 h、冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的目的是____________________________________________。
(4)产品滤出时所得滤液的主要分成是________，若想从滤液中获取FeSO4·7H2O晶体，还需要知道的是__________________。
(5)若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜，试写出该反应的化学方程式：______________________。为提高CuCl的产率，常在该反应体系中加入稀碱溶液，调节pH至3.5。这样做的目的是__________________________________________。
钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO·TiO2)，含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4)的工业流程如图所示：
已知：FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为FeTiO3＋4H＋＋4Cl－=Fe2＋＋TiOCl42—＋2H2O
(1)化合物FeTiO3中铁元素的化合价是________。
(2)滤渣A的成分是________。
(3)滤液B中TiOCl42—转化生成TiO2的离子方程式是________________。
(4)反应②中固体TiO2转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示。反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是________________________________。
(5)反应③的化学方程式是________________________。
(6)由滤液D制备LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是________。
(7)若采用钛酸锂(Li4Ti5O12)和磷酸亚铁锂(LiFePO4)做电极组成电池，其工作原理为Li4Ti5O12＋3LiFePO4
Li7Ti5O12＋3FePO4，该电池充电时阳极反应式是____________________。
磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
(1)白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下：
2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)=6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g) ΔH1＝＋3359.26 kJ·mol－1
CaO(s)＋SiO2(s)=CaSiO3(s) ΔH1＝－89.61 kJ·mol－1
2Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)=6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g) ΔH3
则ΔH3＝________kJ·mol－1。
(2)白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒，解毒原理可用下列化学方程式表示：
11P4＋60CuSO4＋96H2O=20Cu3P＋24H3PO4＋60H2SO4
60 mol CuSO4能氧化白磷的物质的量是________。
(3)磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得，含磷各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如下图所示。
①为获得尽可能纯的NaH2PO4，pH应控制在________；pH＝8时，溶液中主要含磷物种浓度大小关系为________。
②Na2HPO4溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl2溶液，溶液则显酸性，其原因是________(用离子方程式表示)。
（4）磷的化合物三氯氧磷（
）与季戊四醇（
）以物质的量之比2:1反应时，可获得一种新型阻燃剂中间体X，并释放出一种酸性气体。季戊四醇与X的核磁共振氢蛮如下图所示：
①酸性气体是______________________(填化学式)。
②X的结构简式为__________________。
Ⅰ.在一体积为10 L的容器中，通入一定量的CO和H2O，在850℃时发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH<0，CO和H2O浓度变化如图所示：
(1)0～4 min的平均反应速率v(CO)＝________mol/(L·min)，反应在第5 min时的平衡常数K＝________。
t℃时物质浓度(mol/L)的变化
| 时间(min) |
CO |
H2O |
CO2 |
H2 |
| 0 |
0. 200 |
0. 300 |
0 |
0 |
| 2 |
0. 138 |
0.238 |
0.062 |
0.062 |
| 3 |
c1 |
c2 |
c3 |
c3 |
| 4 |
c1 |
c2 |
c3 |
c3 |
| 5 |
0. 116 |
0. 216 |
0. 084 |
|
| 6 |
0. 096 |
0. 266 |
0. 104 |
|
(2)t℃(高于850℃)时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如表所示：
①表中3～4 min之间反应处于________状态；c1数值________(填“>”“＝”或“<”)0.08 mol/L。
②反应在4～5 min间，平衡向逆反应方向移动，可能的原因是________(填标号，下同)，表中5～6 min之间数值发生变化，可能的原因是________。
A．增加水蒸气B．降低温度C．使用催化剂D．增加氢气浓度
Ⅱ.在热的稀硫酸中溶解了11.4 g硫酸亚铁固体，当加入50 mL 0.5 mol/L的KNO3溶液后，使其中的Fe2＋全部转化成Fe3＋、KNO3也完全反应并放出NxOy气体。
(3)推算出x＝________，y＝________。
(4)写出该反应的化学方程式：________________(x、y用具体数值表示)。
(5)反应中氧化产物是________。
某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O72—转化为Cr3＋。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：
(1)在25℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
测得实验①和②溶液中的Cr2O72—浓度随时间变化关系如图所示。
(2)上述反应后草酸被氧化为______________(填化学式)。
(3)实验①和②的结果表明________；实验①中0～t1时间段反应速率v(Cr3＋)＝________mol·L－1·min－1(用代数式表示)。
(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：Fe2＋起催化作用；
假设二：________；
假设三： ________；
……
(5)请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。[除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O72—的浓度可用仪器测定]
| 实验方案 (不要求写具体操作过程) |
预期实验结果和结论 |
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粤公网安备 44130202000953号