非选择题专项练(三)1.硼及其化合物在材料制造、有机合成等方面用途非常广泛。请回答下列问题。(1)氨硼烷(H3NBH3)是目前最具潜力的储氢材料之一。①氨硼烷能溶于水,其原因是 。 ②氨硼烷电池放电时的总反应为H3NBH3+3H2O2NH4BO2+4H2O。写出负极的电极反应式: 。 (2)在硼酸盐中,阴离子有链状、环状、骨架状等多种结构形式,图甲为一种无限长单链状结构的多硼酸根,其化学式为 ;图乙为硼砂晶体中的阴离子,其中硼原子采取的杂化类型是 。 (3)硼氢化钠是一种常用的还原剂。其晶胞结构如图所示:①该晶体中Na+的配位数为 。标注为“1”的Na+的坐标为 。 ②已知硼氢化钠晶体的密度为dg·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则a= (用含d、NA的代数式表示)cm。 2.锆(40Zr)是现代工业中重要的金属原料,具有良好的可塑性,其抗蚀性能强于钛的抗蚀性能。以锆英石(主要成分是ZrSiO4,还含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质)为原料生产锆及其化合物的流程如图所示:(1)分馏属于 (填“物理变化”或“化学变化”)。 (2)锆英石 (填“能”或“不能”)直接用稀盐酸浸取后再分馏,理由是 。 (3)“高温气化”中ZrSiO4发生反应得到ZrCl4的反应的化学方程式为 。 (4)流程中ZrCl4与水反应后经过滤、洗涤、干燥等操作可获得ZrOCl2·8H2O,检验该物质是否洗涤干净的实验操作为
。 (5)工业上使用惰性电极电解K2ZrF6与KCl组成的熔融盐来制取金属锆。阳极上的电极反应式为 ;每转移0.4mole-,理论上阴极增加的质量为 。 3.FeCl2是重要的媒染剂和污水处理剂。某校化学探究团队查阅有关资料,在实验室中用氯苯消氯法制备无水FeCl2,原理为C6H5Cl+2FeCl32FeCl2+C6H4Cl2+HCl↑,装置如图所示(夹持装置已略去)。已知:Ⅰ.FeCl2、FeCl3不溶于氯苯、二氯苯;Ⅱ.C6H5Cl、C6H4Cl2两者互溶,不溶于水;沸点分别为132℃、173℃。请回答下列问题。(1)仪器a的名称为 ,该仪器 (填“能”或“不能”)用于石油的分馏。 (2)该团队用3.25gFeCl3与过量氯苯反应,实验结束后将三颈烧瓶中的物质倒出,过滤、洗涤、干燥后得到粗产品,回收滤液中氯苯的方法为 (填操作名称)。 (3)经讨论后,甲、乙两组用不同方法测定FeCl3的转化率。①甲组:用0.40mol·L-1NaOH标准液滴定锥形瓶内的溶液,可选用的指示剂为 ;若终点时消耗18.50mLNaOH标准液,则FeCl3转化率为 %。 ②乙组:将粗产品制成250mL溶液,取出25.00mL,用0.02mol·L-1标准KMnO4溶液滴定(已知本实验条件下,Cl-不参与反应,KMnO4还原产物为Mn2+)。达到滴定终点时的现象为 ,经平行实验测得平均消耗标准液16.00mL,则甲组测定结果 (填“高于”或“低于”)乙组测定结果。 ③某检测机构对粗产品进行测定,经数据分析测得FeCl3的转化率为79.95%。与乙组和检测机构的测定结果对比,若无操作失误,甲组产生较大误差可能的原因为 。 4.石油工业中利用A(2-甲基-2-丁烯)合成高分子树脂H,其合成路线如图所示:CDC8H8O2 EF已知:Ⅰ.+Ⅱ.请回答下列问题。
(1)G中官能团的名称是 。 (2)反应②、反应⑤的反应类型分别为 、 ;反应②可能的另一种产物的结构简式为 。 (3)化合物D的名称为 。 (4)G生成H的化学方程式为 。 (5)写出以CH3—CHCH—CH3和丙烯为原料制备的合成路线。(其他无机试剂任选)5.环氧乙烷可用于口罩等医用品的消毒。工业上以乙烯为原料利用氧化法生产环氧乙烷,涉及如下反应:Ⅰ.2CH2CH2(g)+O2(g)2 ΔH1=-210kJ∙mol-1Ⅱ.CH2CH2(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-1413.0kJ∙mol-1已知:环氧乙烷的选择性=。请回答下列问题。(1)环氧乙烷的燃烧热(ΔH)= kJ·mol-1。 (2)反应Ⅱ在 (填“低温”或“高温”)下自发进行。 (3)一定条件下,在一密闭容器中只发生反应Ⅰ,达到平衡后,再压缩容器容积,环氧乙烷的产率将 (填“增大”或“减小”,下同),乙烯的浓度将 。 (4)在一定温度和压强下,为了增大反应速率和环氧乙烷的选择性,应 。 (5)向一密闭容器中通入2molCH2CH2(g)和1.5molO2(g),乙烯的平衡转化率、环氧乙烷的选择性与温度或压强的关系如图所示。
①图中Z代表 (填“温度”或“压强”)。 ②M、P两点正反应速率较大的是 (填“M”或“P”)点,理由是 。 ③在a和L2的条件下,达到平衡时容器的容积为1L,反应Ⅱ的平衡常数是 (结果精确到0.001)。 参考答案非选择题专项练(三)1.答案(1)①氨硼烷与水之间可以形成氢键 ②H3NBH3+2H2O-6e-N+B+6H+(2)[BO2或B sp2、sp3(3)①8 (1,) ②×1010解析(1)①氨硼烷能溶于水,是由于氨硼烷分子与水分子之间可以形成氢键,增加了分子之间的相互吸引作用。②氨硼烷电池放电时的总反应为H3NBH3+3H2O2NH4BO2+4H2O。该反应中H3NBH3失去电子,发生氧化反应,所以负极的电极反应式为H3NBH3+2H2O-6e-N+B+6H+。(2)图甲是一种链状结构的多硼酸根,由图可看出,每个B单元,都有一个B、一个O完全属于这个单元,剩余的2个O分别为2个B单元共用,所以N(B)∶N(O)=1∶(1+2×)=1∶2,所以化学式为[BO2或B;由图乙硼砂晶体中阴离子的环状结构可看出,[B4O5(OH)4]2-中一部分B原子采用sp3杂化形成两个四配位BO4四面体,另一部分B原子采用的是sp2杂化形成两个三配位BO3平面三角形结构,故其中B原子杂化类型为sp2杂化、sp3杂化。(3)①根据晶胞结构分析,底心Na+周围等距且最近的B的个数即为Na+的配位数,则该晶体中Na+的配位数为8。根据坐标原点及标注为“1”的Na+的位置,可知该Na+的坐标为(1,)。②在一个晶胞中含有Na+的数目为6×+4×=4,含有B的数目为1+8×+4×=4,则根据晶胞密度公式可知ρ==dg·cm-3,所以该晶胞中a=×1010cm。2.答案(1)物理变化(2)不能 ZrSiO4难溶于盐酸,后续依然需要用氯气和石油焦与锆英石反应,重复操作,浪费试剂(3)ZrSiO4+4Cl2+4CZrCl4+SiCl4+4CO(4)取少量最后一次的洗涤液放入试管中,加入适量硝酸酸化的AgNO3溶液,若
无沉淀产生,则已洗涤干净(5)2Cl--2e-Cl2↑ 9.1g解析根据工艺流程图知,在高温气化过程中反应物是ZrSiO4、C、Cl2,生成物是ZrCl4、SiCl4和CO,故反应的化学方程式为ZrSiO4+4Cl2+4CZrCl4+SiCl4+4CO,分馏出ZrCl4后,ZrCl4与水反应生成ZrOCl2·8H2O,反应的化学方程式为ZrCl4+9H2OZrOCl2·8H2O+2HCl,然后ZrOCl2·8H2O再受热分解,反应的化学方程式为ZrOCl2·8H2OZrO2+2HCl+7H2O。(1)分馏是利用互溶液体中各组分沸点的不同将各组分分离的过程,没有新物质的生成,故属于物理变化。(2)由于ZrSiO4难溶于盐酸,后续在高温气化的过程中依然需要用氯气和石油焦与锆英石反应,重复操作,浪费稀盐酸。(3)由题干流程图可知,高温气化中ZrSiO4与C、Cl2发生反应得到ZrCl4和SiCl4,根据元素守恒可知另一种产物是CO,故该反应的化学方程式为ZrSiO4+4Cl2+4CZrCl4+SiCl4+4CO。(4)流程中ZrCl4与水反应后经过滤、洗涤、干燥等操作可获得ZrOCl2·8H2O,此时ZrOCl2·8H2O晶体表面混有杂质HCl,故检验该物质是否洗涤干净的实验操作:取少量最后一次的洗涤液放入试管中,加入适量硝酸酸化的AgNO3溶液,若无沉淀产生,则已洗涤干净。(5)工业上使用惰性电极电解K2ZrF6与KCl组成的熔融盐来制取金属锆。阳极上发生氧化反应,故电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,阴极电极反应式为Zr+4e-Zr+6F-,每转移0.4mole-,理论上阴极生成0.1molZr,故阴极上增加的质量为0.1mol×91g·mol-1=9.1g。3.答案(1)球形冷凝管 不能(2)蒸馏(3)①酚酞 74 ②溶液变为浅紫色,且半分钟内不恢复为原来的颜色 低于 ③产生的HCl没有完全被锥形瓶中的水吸收解析该实验原理为用氯化铁的氧化性催化氧化氯苯,将氯化铁转化为氯化亚铁。通过测量锥形瓶中HCl的含量即可计算氯化亚铁的含量和氯化铁的转化率。(1)图中仪器a为球形冷凝管,石油的分离是通过蒸馏实现的,蒸馏时使用直形冷凝管,不能使用球形冷凝管。(2)根据氯苯和二氯苯的沸点可知,分离两者可用蒸馏的方法。(3)①锥形瓶中的主要成分为HCl,酸碱中和滴定时,强碱滴酸用酚酞作指示剂;根据反应HCl+NaOHNaCl+H2O和C6H5Cl+2FeCl32FeCl2+C6H4Cl2+HCl↑,可建立关系式2FeCl3~NaOH,消耗的氢氧化钠的物质的量为n(NaOH)=cV=0.40mol·L-1×18.50×10-3L=7.4×10-3mol,即实际转化的氯化铁为n(FeCl3)=2n(NaOH)=2×7.4×10-3mol=1.48×10-2mol,m=nM=1.48×10-2mol×162.5g·mol-1=2.405g,氯化铁的转化率为×100%=74%。②用高锰酸钾溶液滴定时,终点现象为溶液变为浅紫色,且半分钟内不恢复为原来的颜色;滴定时的反应为5Fe2++Mn+8H+Mn2++5Fe3++4H2O,可建立关系式5FeCl3~5FeCl2~Mn,消耗的高锰酸钾的物质的量为n(Mn)=cV=0.02mol·L-1×16.00×10-3L=3.2×10-4mol,实际消耗氯化铁的物质的量为
n(FeCl3)=5n(Mn)=5×3.2×10-4mol×10=1.6×10-2mol,质量为m=nM=1.6×10-2mol×162.5g·mol-1=2.60g,氯化铁的转化率为×100%=80%,测量结果大于甲组。③甲组误差较大的原因可能为产生的HCl气体未全部溶于水。4.答案(1)羟基、羧基(2)加成反应 缩聚反应 (3)对甲基苯甲醛(4)n+(n-1)H2O(5)CH3—CHCH—CH3解析A()经过脱氢反应得到B(),B与发生加成反应生成C(),根据已知Ⅱ反应知,C与W2C反应转化成D(),D氧化得到E(),E在一定条件下与氯气发生烃基上的取代反应得到F(),F在氢氧化钠溶液中发生水解反应得到G(),G在一定条件下发生缩聚反应得到H()。(1)G为,含有羟基和羧基两种官能团。(2)由以上分析可知,反应②为加成反应,反应⑤为缩聚反应,反应②中因双键所连的结构不同,为不对称加成,因此还可能生成的结构为。(3)D为,其名称为对甲基苯甲醛。(4)G发生缩聚反应生成H,反应的化学方程式为
n+(n-1)H2O。(5)可由甲苯在浓硫酸条件下与浓硝酸发生硝化反应得到,可由1,3-丁二烯与丙烯发生加成反应再在W2C作用下得到,1,3-丁二烯可由2-丁烯发生脱氢反应得到,合成的路线:CH3—CHCH—CH3。5.答案(1)-1308(2)低温(3)增大 增大(4)选择合适的催化剂(5)①压强 ②P P点的温度和乙烯的浓度均更大,故P点的正反应速率更大 ③0.056解析(1)根据盖斯定律可知,表示环氧乙烷的燃烧热的热化学方程式为+O2(g)2CO2(g)+2H2O(l),该反应可以由反应Ⅱ-反应Ⅰ得到,故ΔH=ΔH2-ΔH1=(-1413.0kJ∙mol-1)-×(-210kJ∙mol-1)=-1308kJ·mol-1。(2)反应ⅡCH2CH2(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-1413.0kJ∙mol-1是一个放热的气体体积减小的反应,即ΔH<0,ΔS<0,故在低温下能自发进行。(3)一定条件下,在一密闭容器中只发生反应Ⅰ:2CH2CH2(g)+O2(g),该反应是一个气体体积减小的反应,故达到平衡后,再压缩容器容积,即增大压强,化学平衡正向移动,故环氧乙烷的产率将增大,乙烯的浓度将增大。(4)催化剂能够增大反应速率,同时催化剂具有高度的专一性,故在一定温度和压强下,为了增大反应速率和环氧乙烷的选择性,应选用合适的催化剂。(5)①由题干可知,有关乙烯的两个反应的正反应均为放热的气体体积减小的反应,由图可知Z增大,乙烯的平衡转化率均增大,说明平衡正向移动,故图中Z代表压强。②由题干可知,反应Ⅰ和反应Ⅱ均为放热反应,M点乙烯的平衡转化率高于P点,所以P点温度高于M点温度,且P点乙烯的浓度大于M点乙烯的浓度,因此,M、P两点正反应速率较大的是P点。③在a和L2的条件下,达到平衡时容器的容积为1L,设反应Ⅰ消耗CH2CH2的物质的量为x,反应Ⅱ消耗CH2CH2的物质的量为y,根据“三段式”分析:2CH2CH2(g)+O2(g)起始量/mol
转化量/mol x x平衡量/molCH2CH2(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)起始量/mol转化量/mol y 3y 2y平衡量/molx+y=2mol×30%=0.6mol,×100%=80%,x=0.48mol,y=0.12mol,故平衡时:c(C2H4)==1.4mol·L-1,c(O2)==0.9mol·L-1,c(CO2)==0.24mol·L-1,反应Ⅱ的平衡常数K==0.056。
