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壓軸套題增分練1 1．金屬釩被譽為“合金的維生素”。從廢釩(主要成分為V2O5、Fe2O3、SiO2等)中回收V2O5的一種工藝流程如下圖所示： 已知： 步驟②、③中的變化過程可簡化為：Rn＋(水層)＋nHA(有機層)RAn(有機層)＋nH＋(水層)(式中Rn＋表示VO2＋或Fe3＋，HA表示有機萃取劑)。 回答下列問題： (1)步驟①酸浸過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。 (2)萃取時應(yīng)加入適量堿的作用是__________________________________。 (3)步驟④中反應(yīng)的離子方程式為____________________________。 (4)步驟⑤加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH＝2，釩沉淀率達到93%且不產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀，則此時溶液中c(Fe3＋)<______mol/L(按25 ℃計算，25 ℃時Ksp[Fe(OH)3]＝2.610－39)。所得NH4VO3為離子化合物，NH的電子式為________。 (5)V2O5是兩性氧化物，在強酸性溶液中以VO形式存在，VO具有強氧化性，能將I－氧化為I2，本身被還原為VO＋，則V2O5與氫碘酸反應(yīng)的離子方程式為____________________________。 (6)為提高釩的回收率，步驟②和③需多次進行，假設(shè)酸浸所得“強酸性浸出液”中c(VO2＋)＝a mol/L，步驟②和③每進行一次，VO2＋萃取率為80%，4次操作后，“強酸性浸出液中”c(VO2＋)＝________mol/L(萃取率＝100%)。 答案　(1)V2O5＋K2SO3＋2H2SO4===K2SO4＋2VOSO4＋2H2O (2)加入堿中和產(chǎn)生的酸，使平衡向RAn移動，提高釩的萃取率 (3)ClO＋6VO2＋＋3H2O===6VO＋Cl－＋6H＋ (4)2.610－3　[]＋ (5)V2O5＋6H＋＋4I－===2VO＋＋2I2＋3H2O (6)1.6a10－3 解析　(1)根據(jù)圖示，SiO2不溶于硫酸，鐵離子的化合價沒有改變，所以亞硫酸根離子應(yīng)該被V2O5氧化，而V2O5被還原為VO2＋，化學(xué)方程式為V2O5＋K2SO3＋2H2SO4===K2SO4＋2VOSO4＋2H2O。 (2)根據(jù)已知：步驟②、③中的變化過程可簡化為：Rn＋(水層)＋nHA(有機層)RAn(有機層)＋nH＋(水層)(式中Rn＋表示VO2＋或Fe3＋，HA表示有機萃取劑)，可以看出加入適量的堿，是為了與上述反應(yīng)生成的氫離子反應(yīng)，使反應(yīng)正向移動，提高RAn的生產(chǎn)率，增加萃取量。 (3)根據(jù)圖示可以看出步驟④中VO2＋被氧化為VO，ClO被還原為Cl－，所以離子方程式為ClO＋6VO2＋＋3H2O===6VO＋Cl－＋6H＋。 (4)當(dāng)pH＝2時，c(OH－)＝1.010－12 mol/L，此時c(Fe3＋)c(OH－)3<2.610－39，所以c(Fe3＋)<2.610－3 mol/L；NH的電子式為[]＋。 (5)根據(jù)題意，V2O5與氫碘酸反應(yīng)的離子方程式為V2O5＋6H＋＋4I－===2VO＋＋2I2＋3H2O。 (6)根據(jù)題給數(shù)據(jù)，c(VO2＋)＝a(1－80%)4 mol/L＝1.6a10－3 mol/L。 2．某課外小組設(shè)計實驗制備氯氣并探究氯氣與氨氣反應(yīng)。 Ⅰ.制備氯氣 他們選擇下列裝置進行實驗： (1)氯氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的________(填代號)；寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________________。 (2)選擇上述裝置制取一瓶純凈的氯氣。氣流從左至右，導(dǎo)管口連接順序為發(fā)生裝置―→___________________________________________________________。 Ⅱ.探究氯氣與氨氣的反應(yīng) 注射器M中充入NH3，將上述收集到的Cl2充入硬質(zhì)玻璃管N中(兩端用夾子K1、K2夾好)。常溫下按圖示裝置進行實驗(已知氧化產(chǎn)物為單質(zhì))。 操作步驟 實驗現(xiàn)象 解釋原因 (ⅰ)打開K1，推動注射器活塞，使M中的氣體緩慢充入N管中 ①N管中____________ ②反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________________________________________________________________ (ⅱ)將注射器活塞退回原處并固定，待裝置恢復(fù)到室溫 N管中有“白煙”產(chǎn)生，內(nèi)壁有白色固體 NH3＋HCl===NH4Cl(s) (ⅲ)打開K2 ③____________________ __________________________________________________________________ ④____________________________________________________________________________________ 答案?、?(1)A　MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O[或B　2KMnO4＋16HCl(濃)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O] (2)z　m　x　y　n　p　i(或j) Ⅱ.①黃綠色逐漸變淺，最終變?yōu)闊o色?、?NH3＋3Cl2===N2＋6HCl　③P中溶液倒吸入N中?、芊磻?yīng)后，N中氣體物質(zhì)的量減小了 解析　Ⅰ.(1)A裝置可用于固液加熱反應(yīng)制氣體，若選擇A裝置，可以用二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)制氯氣；B裝置可用于常溫下固液反應(yīng)制氣體，若選擇B裝置，可以用高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)制氯氣。 (2)氯氣中混有氯化氫、水蒸氣，先通過飽和食鹽水除去氯化氫，再通過濃硫酸除去水蒸氣，氯氣的密度比空氣大，用向上排空氣法收集氯氣，尾氣用氫氧化鈉溶液或堿石灰吸收。裝置連接順序從左至右為發(fā)生裝置、D、C、E、F(或G)，連接洗氣瓶時長導(dǎo)管進氣，短導(dǎo)管出氣，連接干燥管時大口進氣，小口出氣，故導(dǎo)管口連接順序從左至右為發(fā)生裝置、z、m、x、y、n、p、i(或j)。 Ⅱ.氧化產(chǎn)物為單質(zhì)，說明氯氣與氨氣反應(yīng)生成了氮氣和氯化氫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl；N管中產(chǎn)生“白煙”，說明生成了氯化銨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH3＋HCl===NH4Cl(s)。將上述兩個化學(xué)方程式相加得到氯氣與氨氣總反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl(s)。從總反應(yīng)方程式可以看出，反應(yīng)后氣體總物質(zhì)的量減小，使N中氣體壓強小于外界大氣壓，故打開K2，P中氫氧化鈉溶液倒吸入N中。 3．氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點。 (1)化合物L(fēng)iNH2是一種儲氫容量高、安全性好的固體儲氫材料，其儲氫原理表示為： Li2NH(s)＋H2(g)===LiNH2(s)＋LiH(s)　ΔH＝－44.5 kJmol－1 Li3N(s)＋H2(g)===Li2NH(s)＋LiH(s)　ΔH＝－165 kJmol－1 ①LiNH2的電子式為____________。 ②寫出Li3N固體與氫氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為LiNH2的熱化學(xué)方程式_____________。 (2)乙苯催化生產(chǎn)苯乙烯可得到副產(chǎn)物H2，反應(yīng)如下： 在實際生產(chǎn)時，反應(yīng)在常壓下進行，且向乙苯蒸氣中摻入水蒸氣。圖1是在不同溫度和不同投料比[M＝]情況下，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率的變化曲線。 ①用平衡分壓代替平衡濃度，列出540 ℃下該反應(yīng)的平衡常數(shù)計算式K＝________(分壓＝總壓物質(zhì)的量分數(shù))。 ②圖中A、B兩點對應(yīng)的平衡常數(shù)大?。篕A________(填“>”“<”或“＝”)KB。 ③投料比(M1、M2、M3)的大小順序為________。 (3)用惰性電極電解堿性尿素[CO(NH2)2]溶液可以制得氫氣，裝置如圖2，隔膜僅阻止氣體通過，陽極電極反應(yīng)式為___________。 答案　(1)①Li＋[]－ ②Li3N(s)＋2H2(g)===LiNH2(s)＋2LiH(s)　ΔH＝－209.5 kJmol－1 (2)① kPa?、??、跰1>M2>M3 (3)CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO＋N2↑＋6H2O 解析　(1)①LiNH2為離子化合物，電子式為 Li＋[]－。②依據(jù)蓋斯定律，將題中已知的兩個熱化學(xué)方程式相加得Li3N(s)＋2H2(g)===LiNH2(s)＋2LiH(s)　ΔH＝－209.5 kJmol－1。 (2)①用平衡分壓代替平衡濃度計算平衡常數(shù)，平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，與投料比無關(guān)，現(xiàn)以投料比為M1進行計算，540 ℃下乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為70%，設(shè)起始乙苯的物質(zhì)的量為1 mol，則有 起始量(mol)　1　　　　　　　　0　　　　　　　　　 　0 轉(zhuǎn)化量(mol)　0.7　　　　　 　 0.7　　　　　　　 　　0.7 平衡量(mol)　0.3　 　 　 　　　0.7　　　　　　　 　　0.7 540 ℃下該反應(yīng)的平衡常數(shù) K＝＝ kPa。②分析圖1可知，隨溫度升高，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率增大，說明升溫可使平衡正向移動，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，B點對應(yīng)溫度高于A點，故平衡常數(shù)：KAM2>M3。 (3)由圖2可知，CO(NH2)2在陽極上失電子生成N2，碳元素價態(tài)未變化，OH－參與反應(yīng)，故還有碳酸鉀與水生成，陽極的電極反應(yīng)式為CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO＋N2↑＋6H2O。 4．[化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)] X、Y、Z、U、W是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素。其中Y的原子核外有7種運動狀態(tài)不同的電子；X、Z中未成對電子數(shù)均為2；U是第三周期元素形成的簡單離子中半徑最小的元素；W的內(nèi)層電子全充滿，最外層只有1個電子。 請回答下列問題： (1)X、Y、Z的第一電離能從大到小的順序是________(用元素符號表示，下同)。 (2)寫出W的價電子排布式________，W同周期的元素中，與W最外層電子數(shù)相等的元素還有________。 (3)根據(jù)等電子體原理，可知化合物XZ的結(jié)構(gòu)式是________，YZ的VSEPR模型是________。 (4)X、Y、Z的最簡單氫化物的鍵角從大到小的順序是________(用化學(xué)式表示)，原因是__________________________________________。 (5)由元素Y與U組成的化合物A，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(黑球表示Y原子，白球表示U原子)，請寫出化合物A的化學(xué)式：________，該物質(zhì)硬度大，推測該物質(zhì)為________晶體。其中Y原子的雜化方式是____________________。 (6)U的晶體屬于立方晶系，其晶胞邊長為405 pm，密度是2.70 gcm－3，通過計算確定其晶胞的類型為________(填“簡單立方堆積”“體心立方堆積”或“面心立方最密堆積”，已知：4053＝6.64107)。 答案　(1)N>O>C (2)3d104s1　K、Cr (3)C≡O(shè)　平面三角形 (4)CH4>NH3>H2O　CH4、NH3、H2O的中心原子價層電子對數(shù)均為4，VSEPR模型均為四面體，但中心原子的孤電子對數(shù)依次增加，導(dǎo)致鍵角變小 (5)AlN　原子　sp3　 (6)面心立方最密堆積 解析　(1)C、N、O同周期，同周期主族元素從左到右第一電離能逐漸增大，但由于N的2p軌道半充滿，為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，第一電離能：N>O，故第一電離能：N>O>C。 (5)由題圖可知，該晶胞中含有Al原子的個數(shù)為8＋6＝4，含有N原子的個數(shù)為4，故化合物A的化學(xué)式為AlN。該物質(zhì)硬度大，推測該物質(zhì)為原子晶體。由題圖可知，1個N原子周圍連有4個Al原子，故N原子的雜化方式為sp3。 (6)設(shè)Al的晶胞中含有Al原子的個數(shù)為N，則 g＝2.70 gcm－3(40510－10 cm)3，解得N≈4，故鋁的晶胞類型為面心立方最密堆積。 5．[化學(xué)——選修5：有機化學(xué)基礎(chǔ)] 水芹烯是一種具有祛痰、抗菌、殺蟲作用的添加劑，由水芹烯合成聚合物H的路線如圖所示。 已知：′。 回答下列問題： (1)B的結(jié)構(gòu)簡式為________，C的化學(xué)名稱是________。 (2)反應(yīng)③的反應(yīng)試劑和反應(yīng)條件分別是________，反應(yīng)④的反應(yīng)類型是____________________________________________________________________。 (3)反應(yīng)⑥的化學(xué)方程式為________________________________________， 反應(yīng)⑥中濃H2SO4的作用是______________________。 (4)H在NaOH水溶液中發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。 (5)M是G的同分異構(gòu)體，M能與NaHCO3溶液反應(yīng)生成CO2，則M可能的結(jié)構(gòu)有________種。 (6)乙酸異丙酯()是重要的有機化工中間體，寫出以2甲基2丁烯()為原料(其他無機試劑任選)制備乙酸異丙酯的合成路線。 答案　(1) 　2羥基丙酸(或α羥基丙酸) (2)濃氫溴酸、加熱　消去反應(yīng) (3)CH2===CHCOOH＋CH3OHCH2===CHCOOCH3＋H2O　作催化劑和吸水劑 (4) (5)4 (6) 解析　根據(jù)題中已知條件可推出B的結(jié)構(gòu)簡式為；根據(jù)D的分子式分析可知D為C中的羥基被溴原子取代的產(chǎn)物，則D的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CHBrCOOH；D與氫氧化鈉的乙醇溶液共熱發(fā)生消去反應(yīng)生成E(CH2===CHCOONa)，E酸化后得到F(CH2===CHCOOH)；F與甲醇在濃硫酸催化作用下發(fā)生酯化反應(yīng)生成G(CH2===CHCOOCH3)，G在一定條件下發(fā)生加聚反應(yīng)生成H。 (1)根據(jù)以上分析知，B的結(jié)構(gòu)簡式為；C的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CHOHCOOH，化學(xué)名稱是2羥基丙酸。 (2)反應(yīng)③是C在濃氫溴酸和加熱條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成D。 (5)M能與NaHCO3反應(yīng)生成CO2，說明M含有—COOH，滿足條件的結(jié)構(gòu)有CH2===CHCH2COOH、CH3CH===CHCOOH、、，共4種。