砷(As)是第四周期VA族元素,可以形成 、 、 、 等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题:
(1)画出砷的原子结构示意图__________。
(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为 )制成浆状,通入 氧化,生成 和单质硫。写出发生反应的化学方程式__________。该反应需要在加压下进行,原因是__________。
(3)已知:
则反应 的 __________。
(4)298K时,将 、 和 溶液混合,发生反应: 。溶液中 与反应时间(t)的关系如图所示。
①下列可判断反应达到平衡的是__________(填标号)。
a.溶液的pH不再变化
b.
c. 不再变化
d.
② 时, __________ (填"大于"、"小于"或"等于")。
③ 时 __________ 时 (填"大于"、"小于"或"等于"),理由是__________。
④若平衡时溶液的 ,则该反应的平衡常数K为__________。
重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为 ,还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示:
回答下列问题:
(1)步骤①的主要反应为:
上述反应配平后 与 的系数比为________。该步骤不能使用陶瓷容器,原因是________。
(2)滤渣1中含量最多的金属元素是________,滤渣2的主要成分是________及含硅杂质。
(3)步骤④调滤液2的 使之变________(填"大"或"小"),原因是________(用离子方程式表示)。
(4)有关物质的溶解度如图所示。向"滤液3"中加入适量 ,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到 固体。冷却到________(填标号)得到的 固体产品最多。
a.
b.
c.
d.
步骤⑤的反应类型是________。
(5)某工厂用 铬铁矿粉(含 40%)制备 ,最终得到产品 ,产率为________。
绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:
(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加 溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知:________、________。
(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关 和 )(设为装置A)称重,记为 。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为 。按下图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是________。
②将下列实验操作步骤正确排序________(填标号);重复上述操作步骤,直至A恒重,记为 。
a.点燃酒精灯,加热
b.熄灭酒精灯
c.关闭 和
d.打开 和 ,缓缓通入
e.称量Af.冷却到室温
③根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目 ________(列式表示)。若实验时按a、d次序操作,则使x________(填"偏大""偏小"或"无影响")。
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开 和 ,缓缓通入 ,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。
① 中的溶液依次为________(填标号)。 中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为________。
a.品红
b.
c.
d.
e.浓
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式________。
立德粉
(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。回答下列问题:
(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时,钡的焰色为__________(填标号)。
A. | 黄色 |
B. | 红色 |
C. | 紫色 |
D. | 绿色 |
(2)以重晶石( )为原料,可按如下工艺生产立德粉:
①在回转窑中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为________。回转窑尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为 和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为________。
②在潮湿空气中长期放置的"还原料",会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差。其原因是"还原料"表面生成了难溶于水的________(填化学式)。
③沉淀器中反应的离子方程式为________。
(3)成品中 的含量可以用"碘量法"测得。称取 样品,置于碘量瓶中,移取 l的 溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应 ,有单质硫析出。以淀粉溶液为指示剂,过量的 用 溶液滴定,反应式为 。测定时消耗 溶液体积 。终点颜色变化为________,样品中 的含量为________(写出表达式)。
下列化学方程式中,不能正确表达反应颜色变化的是( )
A. |
向 溶液中加入足量Zn粉,溶液蓝色消失: |
B. |
澄清的石灰水久置后出现白色固体: |
C. |
在空气中放置后由淡黄色变为白色: |
D. |
向 悬浊液中滴加足量 溶液出现红褐色沉淀: |
近来有报道,碘代化合物E与化合物H在Cr-Ni催化下可以发生偶联反应,合成一种多官能团的化合物Y,其合成路线如下:
已知:
回答下列问题:
(1)A的化学名称是________。
(2)B为单氯代烃,由B生成C的化学方程式为________。
(3)由A生成B、G生成H的反应类型分别是________、________。
(4)D的结构简式为________。
(5)Y中含氧官能团的名称为________。
(6)E与F在Cr-Ni催化下也可以发生偶联反应,产物的结构简式为________。
(7)X与D互为同分异构体,且具有完全相同官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢,其峰面积之比为3∶3∶2。写出3种符合上述条件的X的结构简式________。
以葡萄糖为原料制得的山梨醇(A)和异山梨醇(B)都是重要的生物质转化平台化合物。E是一种治疗心绞痛的药物。有葡萄糖为原料合成E的路线如下:
回答下列问题:
(1)葡萄糖的分子式为________.
(2)A中含有的官能团的名称为________.
(3)由B到C的反应类型为________.
(4)C的结构简式为________.
(5)由D到E的反应方程式为________.
(6)F是B的同分异构体,7.30g的F与足量饱和碳酸氢钠反应可释放出2.24L二氧化碳(标准状况),F的可能结构共有________种(不考虑立体异构);其中核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为3:1:1的结构简式为________.
化合物H是一种有机光电材料中间体.实验室由芳香化合物A制备H的一种合成路线如下:
已知:①
② +
回答下列问题:
(1)A的化学名称为为________.
(2)由C生成D和E生成F的反应类型分别为________、________.
(3)E的结构简式为________.
(4)G为甲苯的同分异构体,由F生成H的化学方程式为________.
(5)芳香化合物X是F的同分异构体,X能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出 , 其核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢,峰面积比为6:2:1:1,写出2种符合要求的X的结构简式________.
(6)写出用环戊烷和2﹣丁炔为原料制备化合物 的合成路线________(其他试剂任选).
和 都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为 , 还含有少量MgO、 等杂质)来制备,工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)"酸浸"实验中,铁的浸出率结果如下图所示.由图可知,当铁的净出率为70%时,所采用的实验条件为________.
(2)"酸浸"后,钛主要以 形式存在,写出相应反应的离子方程式________.
(3) 沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示:
温度/℃ |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
92 |
95 |
97 |
93 |
88 |
|
分析40℃时 转化率最高的原因________.
(4) 中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为________.
(5)若"滤液②"中 , 加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使 恰好沉淀完全即溶液中 , 此时是否有 沉淀生成?________(列式计算). 、 的分别为 、
(6)写出"高温煅烧②"中由FePO 4制备 的化学方程式________.
凯氏定氨法是测定蛋白质中氮含量的经典方法,其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐,利用如图所示装置处理铵盐,然后通过滴定测量.已知: .
回答下列问题:
(1)a的作用是________.
(2)b中放入少量碎瓷片的目的是________.f的名称是________.
(3)清洗仪器:g中加蒸馏水:打开 , 关闭 、 , 加热b,蒸气充满管路:停止加热,关闭 , g中蒸馏水倒吸进入c,原因是________;打开 放掉水,重复操作2~3次.
(4)仪器清洗后,g中加入硼酸( )和指示剂,铵盐试样由d注入e,随后注入氢氧化钠溶液,用蒸馏水冲洗d,关闭 , d中保留少量水,打开 , 加热b,使水蒸气进入e.
①d中保留少量水的目的是________.
②e中主要反应的离子方程式为________,e采用中空双层玻璃瓶的作用是________.
(5)取某甘氨酸( )样品m 克进行测定,滴定g中吸收液时消耗浓度为 的盐酸 ,则样品中氮的质量分数为________%,样品的纯度≤________%.
丙烯腈(CH 2=CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用"丙烯氨氧化法"生产.主要副产物有丙烯醛(CH 2=CHCHO)和乙腈(CH 3CN)等。回答下列问题:
(1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C 3H 3N)和副产物丙烯醛(C 3H 4O)。热化学方程式如下:①C 3H 6(g)+NH 3(g)+ O 2(g)═C 3H 3N(g)+3H 2O(g)△H=﹣515kJ•mol ﹣ 1
②C 3H 6(g)+O 2(g)═C 3H 4O(g)+H 2O(g)△H=﹣353kJ•mol ﹣ 1
两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是________;有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________.
(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460℃.低于460℃时,丙烯腈的产率________(填"是"或"不是")对应温度下的平衡转化率,判断理由是________;高于460℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选,填标号).
A. |
催化剂活性降低 |
B. |
平衡常数变大 |
C. |
副反应增多 |
D. |
反应活化能增大 |
(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示.由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约为________,理由是________.进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________.
联氨(又称肼,N2H4,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料.回答下列问题:
(1)联氨分子的电子式为________,其中氮的化合价为________.
(2)实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨,反应的化学方程式为________.
(3)①2O2(g)+N2(g)═N2O4(l)△H1
②N2(g)+2H2(g)═N2H4(l)△H2
③O2(g)+2H2(g)═2H2O(g)△H3
④2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(g)△H4=﹣1048.9kJ•mol﹣1
上述反应热效应之间的关系式为△H4=________,联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为________.
(4) 联氨为二元弱碱,在水中的电离方式与氨相似.联氨第一步电离反应的平衡常数值为________(已知:N2H4+H+⇌N2H5+的K=8.7×107;Kw=1.0×10﹣14).联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为________.
(5)联氨是一种常用的还原剂.向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液,观察到的现象是________.联氨可用于处理高压锅炉水中的氧,防止锅炉被腐蚀.理论上1kg的联氨可除去水中溶解的O2________kg;与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比,联氨的优点是________.
以硅藻土为载体的五氧化二钒( )是接触法生产硫酸的催化剂.从废钒催化剂中回收 既避免污染环境又有利于资源综合利用.废钒催化剂的主要成分为:
物质 |
|
|
|
|
|
|
质量分数/% |
2.2~2.9 |
2.8~3.1 |
22~28 |
60~65 |
1~2 |
<1 |
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:
回答下列问题:
(1)"酸浸"时 转化为 , 反应的离子方程式为________,同时 转成 . "废渣1"的主要成分是________.
(2)"氧化"中欲使 的 变为 , 则需要氧化剂 至少为________mol.
(3)"中和"作用之一是使钒以 形式存在于溶液中."废渣2"中含有________.
(4)"离子交换"和"洗脱"可简单表示为: (以ROH为强碱性阴离子交换树脂).为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈________性(填"酸""碱""中").
(5)"流出液"中阳离子最多的是________.
(6)"沉钒"得到偏钒酸铵( )沉淀,写出"煅烧"中发生反应的化学方程式________.
水煤气变换
是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:
(1)Shibata曾做过下列实验:①使纯 缓慢地通过处于 下的过量氧化钴 ,氧化钴部分被还原为金属钴 ,平衡后气体中 的物质的量分数为0.0250。
②在同一温度下用 还原 ,平衡后气体中 的物质的量分数为0.0192。
根据上述实验结果判断,还原 为 的倾向是 _________(填"大于"或"小于") 。
(2) 时,在密闭容器中将等物质的量的 和 混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中 的物质的量分数为_________(填标号)。
A. B. C. D. E.
(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的 ________(填"大于""等于"或"小于")0。该历程中最大能垒(活化能) =_________ ,写出该步骤的化学方程式_______________________。
(4)Shoichi研究了 时水煤气变换中 和 分压随时间变化关系(如图所示)催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的 和 相等、 和 相等。
计算曲线a的反应在 内的平均速率 (a)=___________ 。 时 和 随时间变化关系的曲线分别是_______、_______。 时 和 随时间变化关系曲线分别是 、 。
硼酸
是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿(含
及少量
)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)在 "溶侵"硼镁矿粉,产生的气体在"吸收"中反应的化学方程式为_________。
(2)"滤渣1"的主要成分有_________。为检验"过滤1"后的滤液中是否含有 离子,可选用的化学试剂是_________。
(3)根据H3BO3的解离反应: , ,可判断 是_______酸;在"过滤2"前,将溶液pH调节至3.5,目的是_______________。
(4)在"沉镁"中生成 沉淀的离子方程式为__________,母液经加热后可返回___________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。