【題目】【化學—選修2:化學與技術】氯堿工業(yè)是最基本的化學工業(yè)之一,離子膜電解法為目前普遍使用的生產(chǎn)方法,其生產(chǎn)流程如右圖所示:
(1)該流程中可以循環(huán)的物質是 。
(2)電解法制堿的主要原料是飽和食鹽水,由于粗鹽水中含有Ca2+、Mg2+、SO等無機雜質,所以在進入電解槽前需要進行兩次精制,得到精制飽和食鹽水。
①第一次精制過程中所加除雜試劑順序不合理的是
A.BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl B.BaCl2、Na2CO3、NaOH、HCl
C.NaOH、BaCl2、Na2CO3、HCl D.Na2CO3、BaCl2、NaOH、HCl
②一次精制后的食鹽水仍會有少量的Ca2+、Mg2+,需要送入陽離子交換塔進行二次精制,若不經(jīng)過二次精制,直接進入離子膜電解槽,這樣會產(chǎn)生什么后果 。
(3)右圖是工業(yè)上電解飽和食鹽水的離子交換膜電解槽示意圖(陽極用金屬鈦網(wǎng)制成,陰極由碳鋼網(wǎng)制成),則A處產(chǎn)生的氣體是 ,F(xiàn)電極的名稱是 。電解總反應的離子方程式為 。
(4)從陽極槽出來的淡鹽水中,往往含有少量的溶解氯,需要加入8%~9%的亞硫酸鈉溶液將其徹底除去,該反應的化學方程式為 。
(5)已知在電解槽中,每小時通過1 A的直流電理論上可以產(chǎn)生1.492 g的燒堿,某工廠用300個電解槽串聯(lián)生產(chǎn)8 h,制得32%的燒堿溶液(密度為1.342 t/m3)113 m3,電解槽的電流強度1.45 ×104 A,該電解槽的電解效率為 (保留兩位小數(shù))。
【答案】(1)氯化鈉、氫氧化鈉(2)①D;②用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg2+、Ca2+,堿性條件下會生成沉淀,損害離子交換膜。(3)Cl2;陰極;2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-
(4)Na2SO3+Cl2+H2O=Na2SO4+2HCl;(5)93.46%
【解析】
試題分析:(1)從題給工藝流程圖可判斷,未電解的NaCl和產(chǎn)物NaOH可以循環(huán)使用。
(2)Ca2+用碳酸鈉除去,Mg2+用氫氧化鈉除去,SO42-用氯化鋇除去,最后加入鹽酸酸化。但由于過量的氯化鋇要用碳酸鈉來除,所以碳酸鈉必需放在氯化鋇的后面,而氫氧化鈉可以隨意調(diào)整,答案選D。由于用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg2+、Ca2+,堿性條件下會生成沉淀,損害離子交換膜,所以若食鹽水不經(jīng)過二次精制就直接進入離子膜電解槽,堿性條件下會生成沉淀,損害離子交換膜。
(3)圖中Na+由左側通過離子交換膜進入右側,說明F電極為H+放電,是陰極,B處產(chǎn)生的氣體是H2;E電極是陽極,溶液中氯離子放電產(chǎn)生氯氣,則A處產(chǎn)生氯氣。電解總反應的離子方程式為2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-。
(4)溶解氯與亞硫酸鈉溶液反應,Cl2變成Cl-,亞硫酸鈉變成硫酸鈉,反應的化學方程式為Na2SO3+Cl2+H2O=Na2SO4+2HCl。
(5)該電解槽的電解效率=.
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【題目】【化學—選修5有機化學基礎】有機化合物M是一種香料,工業(yè)上用烴A與苯的同系物E為主要原料,按下列路線合成:
已知:
①RCHO+CH3COOR'RCH=CHCOOR';
②A在標準狀況下的密度為1.25g/L。
回答下列問題:
(1)A的名稱是_______;H中官能團的名稱是 。
(2)E分子中最多有____個原子在同一個平面上;M的結構簡式為 。
(3)D+G→I的化學方程式 ,反應類型為_______。
(4)F→G的反應條件是___________;檢驗C中官能團的試劑是______________。
(5)滿足以下條件的I的同分異構體有 種(不考慮立體異構)。
①能與碳酸氫鈉溶液反應生成CO2;②苯環(huán)上的一氯代物只有兩種。
其中核磁共振氫譜為4組峰,且峰面積之比為6∶2∶1∶1的為 (寫結構簡式)。
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【題目】普魯卡因M [結構簡式為]可用作臨床麻醉劑,熔點約為60 ℃。它的一條合成路線如下圖所示(部分反應試劑和條件已省略):
已知:Ⅰ.B和乙醛互為同分異構體,的結構不穩(wěn)定;
Ⅱ. ;
Ⅲ. 。
請回答下列問題:
(1)E所含官能團的名稱是 ;B的結構簡式的 。
(2)比A多兩個碳原子,且一氯代物只有3種的A的同系物的名稱是 。
(3)下列說法正確的是 。
A.M分子中含有堿性基團氨基,能與鹽酸發(fā)生反應,臨床上常用M的鹽酸鹽作麻醉劑
B.題中的“混酸”是將濃硫酸緩慢加入濃硝酸中并不斷攪拌而得的混合物
C.①、③屬于加反應;②、④、⑤屬于取代反應
D.反應①原子利用率達100%,生成的C通過加聚反應可直接生成高聚物聚苯乙烯,是一種綠色環(huán)保的工藝流程
(4)寫出反應④的化學方程式 。
(5)寫出一種同時滿足下列條件的D的同分異構體的結構簡式 。
①能與碳酸氫鈉溶液反應 ②含有—NH2 ③苯環(huán)上有2種不同環(huán)境的氫原子
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【題目】液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小,無需氣體存儲裝置等優(yōu)點。一種以肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示。該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑,KOH作為電解質。下列關于該燃料電池的敘述正確的是( )
A. 電子從右側電極經(jīng)過負載后流向左側電極
B. 負極發(fā)生的電極反應式為:N2H4- 4e-=N2+4H+
C. 該燃料電池的電極材料應采用多孔導電材料,以提高電極反應物質在電極表面的吸附量,并使它們與電解質溶液充分接觸
D. 該燃料電池持續(xù)放電時.K+從負極向正極遷移,因而離子交換膜需選用陽離子交換膜
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【題目】實驗室以苯甲醛為原料制備間溴苯甲醛(實驗裝置見下圖,相關物質的物理性質見附表)。
其實驗步驟為:
步驟1:將三頸瓶中的一定配比的無水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛(5.3g)充分混合后,升溫至60℃,緩慢滴加經(jīng)濃硫酸干燥過的液溴,保溫反應一段時間,冷卻。
步驟2:將反應混合物緩慢加入一定量的稀鹽酸中,攪拌、靜置、分液。有機相用10%NaHCO3溶液洗滌。
步驟3:經(jīng)洗滌的有機相加入適量無水硫酸鈣固體,放置一段時間后過濾。
步驟4:為了防止間溴苯甲醛因溫度過高被氧化,把步驟3處理得到的間溴苯甲醛加入少量鋅粉,同時采用某種技術,收集相應餾分,其中收集到間溴苯甲醛為3.7g 。
(1)實驗裝置中采用的加熱方式為_______,冷凝管的作用為_______,錐形瓶中的試劑應為________。
(2)步驟1所加入的無水AlCl3的作用為_________。
(3)步驟2中用10%NaHCO3溶液洗滌有機相,是為了除去溶于有機相的______(填化學式)。
(4)步驟3中加入的無水硫酸鈣固體的目的是_______________。
(5)步驟4中,某種技術為__________________。
(6)本實驗所得到的間溴苯甲醛產(chǎn)率是_______________________。
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【題目】苯乙烯是生產(chǎn)塑料和合成橡膠的重要基本有機原料,乙苯催化脫氫法是目前國內(nèi)外生產(chǎn)苯乙烯的主要方法,其化學方程式為:
(1)升高反應溫度,其轉化率________,反應速率________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(2)等溫、等壓下,通入惰性氣體(如水蒸氣)能提高反應的轉化率,其原因是________。
(3)通入水蒸氣可延續(xù)催化劑Fe2O3被還原而失活,其原因是________(用化學平衡原理解釋)。
(4)一定條件下,在體積不變的密閉容器中,反應過程中各物質濃度隨時間變化的關系如下圖所示。在t1時刻加入H2,t2時刻再次達到平衡;卮鹣铝袉栴}:
①物質X為__________,判斷理由是__________;
②t2時刻,苯乙烯的濃度為______molL-1;
③t1-t2時間段內(nèi),乙苯的反應速率為_______molL-1min-1;
(5)溫度T下,已知H2和苯乙烯的燃燒熱△H分別為-290kJmol-1和-4400kJmol-1,則乙苯的燃燒熱為△H_______kJmol-1。
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【題目】氮及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)和國防建設中有廣泛應用。回答下列問題:
(1)氮氣性質穩(wěn)定,可用作保護氣。請用電子式表示氮氣的形成過程:
。
(2)聯(lián)氨(N2H4)是一種還原劑。已知:H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ/mol。試結合下表數(shù)據(jù),寫出N2H4 (g)燃燒熱的熱化學方程式: 。
化學鍵 | N—H | N—N | N=N | N≡N | O=O | O—H |
鍵能(kJ/mol) | 390.8 | 193 | 418 | 946 | 497.3 | 462.8 |
(3)KCN可用于溶解難溶金屬鹵化物。將AgI溶于KCN溶液中,形成穩(wěn)定的Ag(CN)2—,該轉化的離子方程式為: 。若已知Ksp(AgI)=1.5×10—16,K穩(wěn)[Ag(CN)2—]=1.0×10-21,則上述轉化方程式的平衡常數(shù)K= 。(提示:K穩(wěn)越大,表示該化合物越穩(wěn)定)
(4)氨的催化氧化用于工業(yè)生產(chǎn)硝酸。該反應可設計成新型電池,試寫出堿性環(huán)境下,該電池的負極電極反應式: 。
(5)將某濃度的NO2氣體充入一恒容絕熱容器中,發(fā)生反應2NO2 N2O4其相關圖像如下。
①0~3s時v(NO2)增大的原因是 。
②5s時NO2轉化率為 。
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【題目】回答下列問題:
(1)下圖為四種粒子的結構示意圖,完成以下填空:
A. B. C. D.
屬于陽離子結構的粒子是________(填字母序號,下同);A粒子的半徑________B粒子的半徑(填“>”、“<”或“=”)。
(2)有機物M經(jīng)過太陽光光照可轉化成N,轉化過程如下:
ΔH = +88.6 kJ·mol-1
則M、N相比,較穩(wěn)定的是____________。
(3) 由氫氣和氧氣反應生成1 mol水蒸氣放出熱量241.8 kJ,寫出該反應的熱化學方程式為:_____________________________________________________。
(4)一定溫度下在某定容容器中發(fā)生反應:2A(g)+3B(g)2C(g),開始時,A的濃度為2 mol·L-1,B的濃度為4 mol·L-1,2 min后,A的濃度減少0.8 mol·L-1,則
① v(B)=____________,v(C)=__________。
② 在2 min末,C的濃度是__________,B的濃度是____________。
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【題目】某同學設計下列實驗,來研究硫酸和硝酸的性質。
實驗一:在一支試管中放入一塊很小的銅片,再加入2 mL濃硫酸,然后把試管固定在鐵架臺上。把一小條蘸有品紅溶液的濾紙放入帶有單孔橡皮塞的玻璃管中。塞緊試管口,在玻璃管口處纏放一團蘸有Na2CO3溶液的棉花。給試管加熱,觀察現(xiàn)象。當試管中的液體逐漸透明時,停止加熱。待試管中的液體冷卻后,將試管中的液體慢慢倒入另一支盛有少量水的試管中,觀察現(xiàn)象。
回答下列問題:
(1)a處反應的化學方程式為________________________________,計算放出112 mL氣體(標準狀況),轉移電子的物質的量為________________。
(2)試管中的液體反應一段時間后,b處濾紙條的變化為________________________。
待試管中反應停止后,給玻璃管放有蘸過品紅溶液的濾紙?zhí)幬⑽⒓訜幔瑸V紙條的變化為__________________________________________________________________。
實驗二:為了證明銅與稀硝酸反應產(chǎn)生一氧化氮,某同學設計了一個實驗,其裝置如下圖所示(加熱裝置和固定裝置均已略去)。A為注射器,B為兩端長短不等的U形管,C是裝有NaOH溶液的燒杯,D處是繞成螺旋狀的銅絲,K1、K2是止水夾。
(1)實驗時,為在D處收集到NO,以便觀察顏色,必須事先在A中吸入一定量的空氣。然后__________K1(“關閉”或“打開”),從U形管左端注入稀硝酸,當看到________________________現(xiàn)象可以確定U形管中空氣已被趕盡。
(2)然后給裝置B微微加熱,在裝置D處產(chǎn)生無色氣體,其反應的離子方程式為:
________________________________________________________________________。
(3)如何證明D處聚集的是NO而不是H2?
________________________________________________________________________。
(4)實驗現(xiàn)象觀察完畢,關閉止水夾K1,打開止水夾K2,在重力作用下,U形管右端的紅棕色混合氣體被酸液壓入NaOH溶液中吸收,消除了環(huán)境污染。
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