X、Y、Z、W四种物质有如下相互转化关系(其中X、W单质,Y、Z为化合物,未列出反应条件)。
Ⅰ.若Z是生活中常用的调味品,W遇淀粉溶液变蓝,则:
(1)向FeCl2溶液中加入X的水溶液,是溶液颜色变为棕黄色的微粒是 。
(2)工业上Z有多种用途,用化学方程式表示Z的一种用途 。
(3)生活中所用的Z加入了碘酸钾,过量X与Y溶液反应时可以得到一种碘酸盐,此反应的离子方程式是 。
Ⅱ.若X是工业上用量最大的金属单质,Z是一种具有磁性的黑色晶体,则:
(1)X与Y反应的化学方程式是 。
(2)若用下列装置只进行Z + WX + Y反应(夹持装置未画出):
①完成此实验有多步操作,其中三步是:a.点燃酒精灯,b.滴加盐酸,c.检验气体纯度
这三步操作的先后顺序是 (填字母)。
②为保证实验成功,上述装置需要改进,方法是(用文字叙述) 。
(3)将3.48 g Z加入50 mL 4 mol/L的稀HNO3中充分反应,产生112 mL的NO(标准状况),向反应后的溶液中滴加NaOH溶液能产生沉淀。当沉淀量最多时,至少需要加入2 mol/L的NaOH溶液 mL (精确到0.1)。
工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:
【探究一】
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是___________
(2)另称取铁钉6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。若要确认其中的Fe2+应选用________(选填序号)。
a.KSCN溶液和氯水 b.铁粉和KSCN溶液
c.浓氨水 d.KMnO4酸性溶液
②乙同学取336 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:[SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为________。
【探究二】
分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体。为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。
(3)装置B中试剂的作用是___________________
(4)认为气体Y中还含有Q的理由是________________(用化学方程式表示)。
(5)为确认Q的存在,需在装置中添加M于________(选填序号)。
a.A之前 b.A-B间 c.B-C间 d.C-D间
(6)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是__________
(7)若要测定336mL气体中H2的含量(标准状况下约有28 mL H2),可否用托盘天平称量D或E反应前后的质量差的方法?做出判断并说明理由__________
A~J均为有机化合物,它们之间的转化如下图所示。
实验表明:
①D既能发生银镜反应,又能与金属钠反应放出氢气;
②核磁共振氢谱表明F分子中有三种氢,且其峰面积之比为1:1:1;
③G能使溴的四氯化碳溶液褪色;[
④I中有两个环状结构;
⑤1 mol J与足量金属钠反应可放出22.4 L氢气(标准状况)。
请根据以上信息回答下列问题:
(1)A的结构简式为 (不考虑立体异构),由A生成B的反应类型是 反应;
(2)D的结构简式为 ;
(3)由E生成F的化学方程式为 ,
与E具有相同官能团的E的同分异构体除了和以外,还有 (写出结构简式,不考虑立体异构)。
(4)G的结构简式为 ;
(5)由I生成J的化学方程式为 。
有一混合物的水溶液,只可能含以下离子中的若干种:K+、Al3+、Fe3+、Mg2+、Ba2+、NH4+、Cl-、CO32-、SO42 -,现取三份100 mL溶液进行如下实验:
①第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生。
②第二份加过量NaOH溶液加热后收集到气体0.02 mol,无沉淀生成,同时得到溶液甲。
③在甲溶液中通过量CO2,生成白色沉淀,沉淀经过滤、洗涤、灼烧,质量为1.02 g。
④第三份加足量BaCl2溶液后得白色沉淀,沉淀经足量盐酸洗涤干燥后质量为11.65 g。
根据上述实验回答: ___________, 不能确定是否存在的离子是________________。
(2)试确定溶液中肯定存在的阴离子及其浓度(可不填满):
离子符号______,浓度_____________;
离子符号______,浓度_______________;
离子符号______,浓度________________;
(3)试确定K+ 是否存在________(填“是”或“否”),判断的理由是 ______________。
下面是某化学学习小组的同学进行研究性学习的过程,请你参与并协助他们完成相关学习任务。
I.课本介绍了乙醇氧化的实验:把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰加热,待铜丝表面变黑后立即把它插入盛有约2 mL乙醇的试管里,反复操作几次。注意闻生成物的气味,并观察铜丝表面的变化。
(1)小赵同学用化学方法替代“闻生成物的气味”来说明生成物的出现,该化学方法中所另加的试剂及出现的主要现象是 (用所学的知识回答)。
(2)小赵同学在探究“闻生成物的气味”的替代方法时,偶然发现向溴水中加入足量的乙醛溶液,可以看到溴水褪色。该同学为解释上述现象,提出三种猜想:
①溴与乙醛发生取代反应;
② ;
③由于醛基具有还原性,溴将乙醛氧化为乙酸。
为探究哪种猜想正确,小李同学提出了如下两种实验方案:
方案一:用pH试纸检测溴水褪色后溶液的酸碱性;
方案二:测定反应前溴水中Br2的物质的量和反应后溶液中Br— 的物质的量。
(3)方案一是否可行 (填“是”或“否”),理由是 。
(4)小李同学认为:假设测得反应前溴水中Br2的物质的量为amol,若测得反应后n(Br— )= mol,则说明溴与乙醛发生取代反应。
(5)小吴同学设计如下实验方案:
①按物质的量之比为1:5配制KBrO3—KBr溶液,加合适的适量的酸,完全反应并稀至1L,生成0.5molBr2。
②取上述溶液10mL加入足量乙醛溶液,使之褪色,然后将所得溶液稀释为100mL,准确量取其中10mL。
③加入过量的AgNO3溶液,过滤、洗涤、干燥后称量得到淡黄色固体0.188g。
试通过计算判断:溴与乙醛发生反应的化学方程式为 。
Ⅱ.小刘同学在查阅资料时得知,乙醛在氧化铜催化剂存在的条件下,可以被空气氧化成乙酸。依据此原理设计实验并在试管C中收集到少量乙酸溶液(如图所示:试管A中装有40%的乙醛水溶液、氧化铜粉末;试管C中装有适量蒸馏水;烧杯B中装有某液体)。已知在60℃~80℃时用双连打气球鼓入空气即可发生乙醛的氧化反应,连续鼓入十几次反应基本完全。有关物质的沸点见下表:
物质 |
乙醛 |
乙酸 |
甘油 |
乙二醇 |
水 |
沸点 |
20.8℃ |
117.9℃ |
290℃ |
197.2℃ |
100℃ |
请回答下列问题:
(1)试管A内在60℃~80℃时发生的主要反应的化学方程式为(注明反应条件) 。
(2)如图所示在实验的不同阶段,需要调整温度计在试管A内的位置,在实验开始时温度计水银球的位置应在 ;目的是 ;当试管A内的主要反应完成后温度计水银球的位置应在 ,目的是 。
(3)烧杯B内盛装的液体可以是 (写出一种即可,在题给物质中找)。
铜在自然界存在于多种矿石中.
(Ⅰ)以硅孔雀石(主要成分为CuSiO3•2H2O,含少量SiO2、FeCO3、Fe2O3等杂质)为原料制取硫酸铜的工艺流程如下:
已知:Fe3+、Cu2+和Fe2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、6.7和9.7.
(1)“溶浸”中CuSiO3•2H2O和H2SO4发生反应的化学方程式 .
(2)“溶浸”中,选取浓度为20% H2SO4为浸出剂,铜的浸出率与浸出时间的关系见图1.由图1可得,随着浸出时间的增长, (至少写一条变化规律).
(3)“除杂”中,加入MnO2的作用是 (用离子方程式表示).“除杂”中需在搅拌下加入石灰乳以调节溶液的pH到3~4,沉淀部分杂质离子,分离得滤液.滤渣的主要成分为 .
(Ⅱ)以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为原料炼制精铜的工艺流程如下:
黄铜矿精铜冰铜(Cu2S和FeS)粗铜精铜
(4)“还原”工艺中其中一个反应为:Cu2S+2Cu2O 6Cu+SO2↑,该反应的氧化剂是 .
(5)粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质,电解精炼铜时,阴极反应式为 .完成图2中由粗铜电解得到精铜的示意图,并作相应标注.
我国化工专家侯德榜,改进氨碱法设计了“联合制碱法”,为世界制碱工业作出了突出贡献.生产流程如下图:
(1)完成有关反应的化学方程式
①沉淀池:NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
②煅烧炉:
(2)联合制碱法的优点表述中,不正确的是
A.生产原料为:食盐、NH3、CO2
B.副产物氯化铵可做氮肥
C.生产过程中可循环利用的物质只有CO2
D.原料利用率高
某实验小组,利用下列装置下图模拟“联合制碱法”的第一步反应.
(3)上述装置中接口连接顺序为 ;
A.a接c;b接f、e接d B.a接d;b接f、e接c
C.b接d;a接e、f接c D.b接c;a接f、e接d
(4)D中应选用的液体为 。
为测定产品纯碱的成分和含量,做如下实验.假设产品纯碱中只含NaCl、NaHCO3杂质.
(5)滴定法测定纯碱产品中NaHCO3含量的方法是:准确称取纯碱样品W g,放入锥形瓶中加蒸馏水溶解,加1~2滴酚酞指示剂,用c mol/L的HCl溶液滴定至溶液由红色变为无色(指示CO32﹣+H+=HCO3﹣反应的终点),所用HCl溶液体积为V1mL,再加1~2滴甲基橙指示剂,继续用HCl溶液滴定至溶液由黄色变为橙色,所用HCl溶液总体积为V2 mL.则纯碱样品中NaHCO3质量分数为 .
工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如图所示:
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO+H2O(g)CO2+H2 T℃时,往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=_____(填计算结果)。
(2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1____300℃(填“>”、“<”或“=”)。
(3)N2和H2以铁作催化剂从145℃就开始反应,不同温度下NH3的产率如右图所示。温度高于900℃时,NH3产率下降的原因是 。
(4)硝酸厂的尾气直接排放将污染空气,目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g); △H=-574kJ·mol-1;
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g); △H=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为: 。
(5)氨气在纯氧中燃烧,生成一种单质和水。科学家利用此原理,设计成氨气-氧气燃料电池,则通入氨气的电极碱性条件下发生反应的电极反应式为 。
纳米材料二氧化钛(TiO2)具有很高的化学活性,可做性能优良的催化剂。工业上以金红石(主要成分是TiO2,主要杂质是SiO2)制取纳米级二氧化钛的流程如下:
资料卡片 |
||
物质 |
熔点 |
沸点 |
SiCl4 |
-70 ℃ |
57.6 ℃ |
TiCl4 |
-25 ℃ |
136.5 ℃ |
(1)写出氯化时生成TiCl4的化学方程式________________________。
(2)操作Ⅰ、操作Ⅱ名称分别是______________、____________。
(3)写出TiCl4水解的化学方程式________________。
(4)如在实验室中完成灼烧TiO2·xH2O放在________(填字母序号)中加热。
(5)据报道:“生态马路”是在铺设时加入一定量的TiO2,TiO2受太阳光照射后,产生的电子被空气或水中的氧获得,生成H2O2。H2O2能清除路面空气中的CxHy、CO等,其主要是利用了H2O2的________(填“氧化性”或“还原性”)。
(6)某研究小组用下列装置模拟“生态马路”的部分原理并测定CO的转化效率(夹持装置已略去)。
①B装置中的药品名称为________,若通入2.24 L(已折算成标准状况)CO气体和足量空气,最终测得装置C增重1.1 g,则CO的转化率为________。
②实验①中,当CO气体全部通入后,还要再通一会儿空气,其目的是____________。
为探究Fe(NO3)2等硝酸盐热分解产物和产物的性质,某化学小组开展如下探究性学习:
【查阅资料】金属活泼性不同,其硝酸盐分解产物不同
(1)K→Na活泼金属的硝酸盐分解生成亚硝酸盐和氧气;
(2)Mg→Cu等较活泼金属的硝酸盐分解生成氧化物、NO2和O2;
(3)Hg以后不活泼金属的硝酸盐分解生成金属、NO2和O2。
2KNO32KNO2↑+O2↑ 2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑
2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑
I:【实验一】探究Fe(NO3)2热分解固体产物中Fe元素的价态。该小组甲同学将其溶于足量的稀H2SO4得到相应两份溶液,进行以下探究实验。①向一份溶液中滴入少量KSCN溶液;②少量稀酸性KMnO4溶液中滴入另一份溶液。现象:①溶液变红色;②溶液变红色。
(1)则Fe(NO3)2分解的化学方程式是 。
II:【实验二】探究Fe(NO3)2热分解气体产物的性质。小组乙、丙同学进行了如下图所示的实验(收集时操作恰当,几乎没有空气)
实验步骤:①连接仪器;②检查装置气密性;③取一定质量Fe(NO3)2装于大试管,并重新连接好仪器;④加热;⑤……
(2)乙同学使用A装置收集气体,恰好收集到54mL红棕色气体,要从水槽中取出量筒,乙同学的正确操作方法是 。
(3)丙同学取等质量Fe(NO3)2的在同样条件下热分解,用B装置收集气体产物,可收集到气体_____mL。
III:【实验三】探究固体混合物的组成和特征
(4)小组丁同学取KNO3、 Cu(NO3)2、 Fe(NO3)2混合粉末充分加热后用排水法未收集到任何气体,则KNO3、Cu(NO3)2、 Fe(NO3)2物质的量之比可能为____________。
A.1∶2∶2 | B.2∶1∶3 | C.1∶2∶3 | D.3∶8∶5 |
(5)取0.6mol由KNO3、 Cu(NO3)2、 Fe(NO3)3按等物质的量之比混合而成的粉末溶于100mL 3mol/L的稀硫酸中,再向溶液中加入足量的铜粉,则最多可溶解铜粉质量为_________
(15分)化合物X是一种香料,可采用乙烯与甲苯为主要原料,按下列路线合成:
已知:RXROH;RCHO+CH3COOR’ RCH=CHCOOR’
请回答:
(1)E中官能团的名称是 。
(2)B+D→F的化学方程式 。
(3)X的结构简式 。
(4)对于化合物X,下列说法正确的是 。
A.能发生水解反应 | B.不与浓硝酸发生取代反应 |
C.能使Br2/CCl4溶液褪色 | D.能发生银镜反应 |
(5)下列化合物中属于F的同分异构体的是 。
(16分)FeCl3具有净水作用,但腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂,处理污水比FeCl3高效,且腐蚀性小。请回答下列问题:(16分)
(1)FeCl3净水的原理是 。FeCl3溶液腐蚀钢铁设备,除H+作用外,另一主要原因是(用离子方程式表示) 。
(2)为节约成本,工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。
①若酸性FeCl2废液中各离子浓度如下:则该溶液的pH约为 。
c(Fe2+)=2.0×10-2mol·L-1,c(Fe3+)=1.0×10-3mol·L-1, c(Cl-)=5.3×10-2mol·L-1,
②NaClO3能在酸性条件下氧化FeCl2,写出离子方程式:
(3)FeCl3在溶液中分三步水解:
Fe3++H2O Fe(OH)2++H+ K1
Fe(OH)2++H2OFe(OH)2++H+ K2
Fe(OH)++H2OFe(OH)3+H+ K3
以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是 。
通过控制条件,以上水解产物聚合,生成聚合氧化铁,离子方程式为: xFe3++yH2OFex(OH)y(3x-y)++yH+
欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号) 。
a.降温 b.加水稀释 c.加入NH4Cl d.加入NaHCO3
室温下,使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是 。
(4)天津某污水处理厂用氯化铁净化污水的结果如下图所示。
由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以Fe(mg·L-1)表示]的最佳范围约为 mg·L-1。
【有机化学基础 15分】化合物x是一种食品保鲜剂,它的结构简式为。
A是一种芳香烃,其蒸汽密度是氢气的46倍。气态物质C的密度在标准状况下为1.25g/L。合成X的路线如下:
回答下列问题:
(1)A的名称是 ,F分子中含有的官能团名称是 。
(2)实验室制备C的化学反应方程式是 ,反应类型是 。
(3)写出B与E的反应方程式: 。
(4)Y是F的同分异构体,其苯环上只有一个取代基,既能发生水解反应也能发生银镜反应的同分异构体有 种。其中一种结构的核磁共振氢谱图有5组峰,峰面积之比为1︰1︰2︰2︰6,请写出其结构简式: 。
(5)根据下列合成路线回答问题:
试剂G的结构简式是 。
某同学用图示装置进行铁与稀硝酸反应的实验并进行相关的实验探究。(共计13分)
实验步骤:
a.向广口瓶内注入足量热NaOH溶液,将盛有一定质量的
纯铁粉的小烧杯放入瓶中。
b.关闭止水夹,点燃红磷,伸入瓶中,塞好橡胶塞。
c.待红磷充分燃烧,一段时间后打开分液漏斗旋塞,向小
烧杯中滴入一定量的4mol/L的稀硝酸,铁粉完全溶解。
(一)气体产物成分探究
(1)实验前如何检查该装置的气密性?
(2)燃烧红磷的目的是
(3)为证明气体产物为NO,步骤c后还缺少的一步主要操作是 。
(二)产物中铁元素价态探究
(1)提出合理假设
假设1:产物中只有+2价铁元素;假设2: ;
假设3:产物中既有+2价铁元素,又有+3价铁元素.
(2)设计实验方案,证明假设1成立(写出实验操作步骤、现象和结论): 。
(三)问题讨论
(1)广口瓶中热NaOH溶液的主要作用是 。
(2)若假设3成立,且所得溶液中n(Fe2+)︰n(Fe3+)=3︰1时,则相应反应的离子方程式为 。
Ⅰ.甲学生对Cl2与FeCl2和KSCN混合溶液的反应进行实验探究。向A中通入氯气至过量,观察A中,发现溶液先呈红色,然后变为黄色。
(1)B中反应的离子方程式是 .
(2)为了探究A中溶液由红色变为黄色的原因,甲同学进行如下实验.取A中黄色溶液于试管中,加入NaOH溶液,有红褐色沉淀生成,则溶液中一定存在________ .
(3)资料显示:SCN -的电子式为 .甲同学猜想SCN﹣可能被Cl2氧化了,他进行了如下研究.
①取A中黄色溶液于试管中,加入用盐酸酸化的BaCl2溶液, 产生白色沉淀,由此证明SCN﹣中被氧化的元素是 .
②甲同学通过实验证明了SCN﹣中氮元素转化为NO3﹣,已知SCN﹣中碳元素没有被氧化,若SCN﹣与Cl2反应生成1mol CO2,则转移电子的物质的量是 mol.
Ⅱ.8.12天津港特大爆炸事故现场有700吨左右氰化钠,氰化钠剧毒。有少量因爆炸冲击发生泄漏。这些泄露的氰化钠可通过喷洒氧化剂双氧水的方式来处理,以减轻污染。
(1)写出NaCN的电子式__________,偏碱性条件下,氰化钠溶液的CN﹣被双氧水氧化为HCO3﹣,同时放出NH3,该反应的离子方程式:_______ 。
(2)Cu2+可作为双氧水氧化CN﹣中的催化剂。某兴趣小组要探究Cu2+对双氧水氧化CN﹣是否起催化作用,请你完成下实验方案。填写实验步骤、实验现象和结论(己知:CN﹣浓度可用离子色谱仪测定)
步骤:分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支试管中,________________________________ ___________________________________________ ___________________________________________ __________________________________________ |
现象与结论: 若____________________________ _______________________________ 若____________________________ ____________________ |