【选修三：物质结构与性质】磷酸亚铁锂（LiFePO4）可用作

更新 2022-09-04
科目化学
题型综合题
难度中等
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【选修三：物质结构与性质】磷酸亚铁锂（ $L i F e P O_{4}$ ）可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用 $F e C l_{3}$ 、 $N H_{4} H_{2} P O_{4}$ 、 $L i C l$ 和苯胺等作为原料制备。回答下列问题：

（1）在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态________（填"相同"或"相反"）。

（2） $F e C l_{3}$ 中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的 $F e C l_{3}$ 的结构式为________，其中Fe的配位数为________。

（3）苯胺）的晶体类型是________。苯胺与甲苯（）的相对分子质量相近，但苯胺的熔点（-5.9℃）、沸点（184.4℃）分别高于甲苯的熔点（-95.0℃）、沸点（110.6℃），原因是________。

（4） $N H_{4} H_{2} P O_{4}$ 中，电负性最高的元素是________；P的________杂化轨道与O的2p轨道形成________键。

（5） $N H_{4} H_{2} P O_{4}$ 和 $L i F e P O_{4}$ 属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示：

这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为________（用 n代表P原子数）。

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空气中 $C O_{2}$ 含量的控制和 $C O_{2}$ 资源利用具有重要意义。

（1）燃煤烟气中 $C O_{2}$ 的捕集可通过如图所示的物质转化实现。

“吸收”后所得的 $K H C O_{3}$ 溶液与石灰乳反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；载人航天器内，常用 $L i O H$ 固体而很少用 $K O H$ 固体吸收空气中的 $C O_{2}$ ，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）合成尿素 $[C O （ N H_{2} ）_{2}]$ 是利用 $C O_{2}$ 的途径之一。尿素合成主要通过下列反应实现

反应Ⅰ： $2 N H_{3} （ g ） + C O_{2} （ g ） ═ N H_{2} C O O N H_{4} （ l ）$

反应Ⅱ： $N H_{2} C O O N H_{4} （ l ） ═ C O （ N H_{2} ）_{2} （ l ） + H_{2} O （ l ）$

①密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数（ $K$ ）与温度的关系如图甲所示，反应Ⅰ的 $Δ H$ ＿＿＿＿＿（填“ $＝ 0$ ”或“ $＞ 0$ ”或“ $＜ 0$ ”）。

②反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外，还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲[ $（ N H_{2} C O ）_{2} N H$ ]和尿素转化为氰酸铵（ $N H_{4} O C N$ ）等副反应。尿素生产中实际投入 $N H_{3}$ 和 $C O_{2}$ 的物质的量之比为 $n （ N H_{3} ）： n （ C O_{2} ）＝ 4 ： 1$ ，其实际投料比值远大于理论值的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）催化电解吸收 $C O_{2}$ 的 $K O H$ 溶液可将 $C O_{2}$ 转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率（ $F E %$ ）随电解电压的变化如图乙所示。

$F E % ＝ \frac{Q_{X} (生成还原产物所需要的电量)}{Q_{总} (电解过程中通过的总电量)} \times 100 %$

其中， $Q_{X} ＝ n F$ ， $n$ 表示电解生成还原产物 $X$ 所转移电子的物质的量， $F$ 表示法拉第常数。

①当电解电压为 $U_{1} V$ 时，电解过程中含碳还原产物的 $F E %$ 为 $0$ ，阴极主要还原产物为＿＿＿＿＿（填化学式）。

②当电解电压为 $U_{2} V$ 时，阴极由 $H C {O_{3}}^{-}$ 生成 $C H_{4}$ 的电极反应式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

③当电解电压为 $U_{3} V$ 时，电解生成的 $C_{2} H_{4}$ 和 $H C O O^{﹣}$ 的物质的量之比为＿＿＿＿＿（写出计算过程）。

题型：未知
难度：未知

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加兰他敏是一种天然生物碱，可作为阿尔茨海默症的药物，其中间体的合成路线如图。

已知：① $B n$ 为

②（ $R_{1}$ 为烃基， $R_{2} 、 R_{3}$ 为烃基或 $H$ ）

回答下列问题：

（1）A中与卤代烃成醚活性高的羟基位于酯基的＿＿＿＿＿位（填“间”或“对”）。

（2）C发生酸性水解，新产生的官能团为羟基和＿＿＿＿＿（填名称）。

（3）用 $O_{2}$ 代替 $P C C$ 完成D→E的转化，化学方程式为＿＿＿＿＿。

（4）F的同分异构体中，红外光谱显示有酚羟基、无 $N ﹣ H$ 键的共有＿＿＿＿＿种。

（5）H→I的反应类型为＿＿＿＿＿。

（6）某药物中间体的合成路线如图（部分反应条件已略去），其中M和N的结构简式分别为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。

题型：未知
难度：未知

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硫酸工业在国民经济中占有重要地位。

（1）我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆（ $C u S O_{4} • 5 H_{2} O$ ）取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中 $C u S O_{4} • 5 H_{2} O$ 分解的TG曲线（热重）及 $D S C$ 曲线（反映体系热量变化情况，数值已省略）如图所示。 $700 ℃$ 左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有 $S O_{2}$ 、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿（填化学式）。

（2）铅室法使用了大容积铅室制备硫酸（ $76 %$ 以下），副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下：

$N O_{2} + S O_{2} + H_{2} O ═ N O + H_{2} S O_{4}$ ㅤ

$2 N O + O_{2} ═ 2 N O_{2}$

（i）上述过程中 $N O_{2}$ 的作用为＿＿＿＿＿。

（ii）为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（答出两点即可）。

（3）接触法制硫酸的关键反应为 $S O_{2}$ 的催化氧化： $S O_{2} （ g ） + \frac{1}{2} O_{2} （ g ） ⇌ S O_{3} （ g ） Δ H ＝ ﹣ 98.9 k J • m o l^{﹣ 1}$

（i）为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率（ $α$ ）下反应速率（数值已略去）与温度的关系如图所示，下列说法正确的是＿＿＿＿＿。

A．	温度越高，反应速率越大
B．	$α ＝ 0.88$ 的曲线代表平衡转化率
C．	$α$ 越大，反应速率最大值对应温度越低
D．	可根据不同 $α$ 下的最大速率，选择最佳生产温度