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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。氨硼烷能溶于水,其原因是。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:该晶体中Na+的配位数为。标注为“1”的Na+的坐标为。已知硼氢化钠晶体的密度为d gcm-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ZrOCl28H2O,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0.4 mol e-,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:.FeCl2、FeCl3不溶于氯苯、二氯苯;.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3.25 g FeCl3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。甲组:用0.40 molL-1 NaOH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18.50 mL NaOH标准液,则FeCl3转化率为%。乙组:将粗产品制成250 mL溶液,取出25.00 mL,用0.02 molL-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16.00 mL,则甲组测定结果(填“高于”或“低于”)乙组测定结果。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 EFH高分子已知:.+.请回答下列问题。(1)G中官能团的名称是。(2)反应、反应的反应类型分别为、;反应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CH3CHCHCH3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:.2CH2CH2(g)+O2(g)2H1=-210 kJmol-1.CH2CH2(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)H2=-1 413.0 kJmol-1已知:环氧乙烷的选择性=转化为环氧乙烷所消耗乙烯的量乙烯的总转化量。请回答下列问题。(1)环氧乙烷的燃烧热(H)= kJmol-1。(2)反应在(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,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2 mol CH2CH2(g)和1.5 mol O2(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。图中Z代表(填“温度”或“压强”)。M、P两点正反应速率较大的是(填“M”或“P”)点,理由是。在a和L2的条件下,达到平衡时容器的容积为1 L,反应的平衡常数是(结果精确到0.001)。参考答案非选择题专项练(三)1.答案 (1)氨硼烷与水之间可以形成氢键H3NBH3+2H2O-6e-NH4+BO2-+6H+(2)BO2nn-或BO2-sp2、sp3(3)8(1,12,34)376dNA1010解析 (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。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-NH4+BO2-+6H+。(2)图甲是一种链状结构的多硼酸根,由图可看出,每个BO32-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BO32-单元共用,所以N(B)N(O)=1(1+212)=12,所以化学式为BO2nn-或BO2-;由图乙硼砂晶体中阴离子的环状结构可看出,B4O5(OH)42-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)根据晶胞结构分析,底心Na+周围等距且最近的BH4-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(1,12,34)。在一个晶胞中含有Na+的数目为612+414=4,含有BH4-的数目为1+818+412=4,则根据晶胞密度公式可知=mV=4(23gmol-1+15gmol-1)NAmol-1(2a310-30) cm3=dgcm-3,所以该晶胞中a=376dNA1010cm。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-Cl29.1 g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ZrOCl28H2O,反应的化学方程式为 ZrCl4+9H2OZrOCl28H2O+2HCl,然后ZrOCl28H2O再受热分解,反应的化学方程式为ZrOCl28H2OZrO2+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ZrOCl28H2O,此时ZrOCl28H2O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ZrF62-+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0.1mol91gmol-1=9.1g。3.答案 (1)球形冷凝管不能(2)蒸馏(3)酚酞74溶液变为浅紫色,且半分钟内不恢复为原来的颜色低于产生的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)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2FeCl3NaOH,消耗的氢氧化钠的物质的量为n(NaOH)=cV=0.40molL-118.5010-3L=7.410-3mol,即实际转化的氯化铁为n(FeCl3)=2n(NaOH)=27.410-3mol=1.4810-2mol,m=nM=1.4810-2mol162.5gmol-1=2.405g,氯化铁的转化率为2.405g3.25g100%=74%。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+MnO4-+8H+Mn2+5Fe3+4H2O,可建立关系式5FeCl35FeCl2MnO4-,消耗的高锰酸钾的物质的量为n(MnO4-)=cV=0.02molL-116.0010-3L=3.210-4mol,实际消耗氯化铁的物质的量为n(FeCl3)=5n(MnO4-)=53.210-4mol10=1.610-2mol,质量为m=nM=1.610-2mol162.5gmol-1=2.60g,氯化铁的转化率为2.60g3.25g100%=80%,测量结果大于甲组。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)CH3CHCHCH3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,反应为加成反应,反应为缩聚反应,反应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:CH3CHCHCH3。5.答案 (1)-1 308(2)低温(3)增大增大(4)选择合适的催化剂(5)压强PP点的温度和乙烯的浓度均更大,故P点的正反应速率更大0.056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+52O2(g)2CO2(g)+2H2O(l),该反应可以由反应-12反应得到,故H=H2-12H1=(-1413.0kJmol-1)-12(-210kJmol-1)=-1308kJmol-1。(2)反应CH2CH2(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)H2=-1413.0kJmol-1是一个放热的气体体积减小的反应,即H0,S0,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: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)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。由题干可知,反应和反应均为放热反应,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。在a和L2的条件下,达到平衡时容器的容积为1L,设反应消耗CH2CH2的物质的量为x,反应消耗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/molxx2x平衡量/molCH2CH2(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)起始量/mol转化量/moly3y2y平衡量/molx+y=2mol30%=0.6mol,xx+y100%=80%,x=0.48mol,y=0.12mol,故平衡时:c(C2H4)=2mol-x-yV=2mol-0.6mol1L=1.4molL-1,c(O2)=1.5mol-0.24mol-0.36mol1L=0.9molL-1,c(CO2)=2yV=20.12mol1L=0.24molL-1,反应的平衡常数K=0.056。9
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