26。(14分)钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3.该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示: 金属离子 开始沉淀pH 完全沉淀pH 回答下列问题:
(1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是_____________________________。
(2)“酸浸氧化”中,VO和VO被氧化成VO2,同时还有_________离子被氧化,写出VO转化为VO2反应的离子方程式________.
(3)“中和沉淀\"中,钒水解并沉淀为V2O5·xH2O,随滤液②可除去金属离子K、Mg、Na、____、以及部分的____。
(4)“沉淀转溶”中,V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是____。 (5)“调pH\"中有沉淀生成,生成沉淀反应的化学方程式是________________. (6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是_________. 27.(15分)为验证不同化合价铁的氧化还原能力,利用下列电池装置进行实验。 回答下列问题:
(1)由FeSO4·7H2O固体配置0.10 mol/L FeSO4溶液,需要的仪器有药匙、玻璃棒、_______(从列图中选择,写出名称).
+
2+
+
-2+
+
+
+
3+Fe 2+Fe 3+Al 2+Mn 1。9 3。2 7.0 9.0 3.0 4。7 8。1 10.1
(2)电池装置中,盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应,并且电迁移率()应尽可能地相近。根据下表数据,盐桥中应选择_____作为电解质。
阳离子 Li + 108(/m2s1V1)4。07 5.19 6.59 7。62 阴离子 HCO3NO3- 108/(m2s1V1)4。61 7。40 7.91 8.27 Na +2+Ca — Cl -K +SO42- (3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极.可知,盐桥中的阳离子进入____电极溶液中。
(4)电池反应一段时间后,测得电极溶液中c(Fe)增加了0.02mol/L。石墨电极上未见Fe析出.可知,石墨电极溶液中c(Fe)_______。
(3)根据(3)、(4)实验结果,可知石墨电极的电极反应式为_______,铁电极的电极反应式为_______。因此,验证了Fe氧化性小于______,还原性小于_______.
(4)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液,将铁电极浸泡一段时间,铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是________。
28。(14分)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化: 1钒催化剂SO2(g)O2(g)SO3(g) H98kJmol1。回答下列问题:
22+
2+
2+
(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为:____________________________。
(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7。5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2。5MPa和5。0MPa压强下,SO2平衡转化率随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0MPa、550℃时的=_________ ,判断的依据是_________。 影响的因素有__________.
(3)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m%O2(g)、q%N2(g)的
气体通入反应器,在温度t、压强P条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为,则SO3压强为_________ ,平衡常数Kp =_____________ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。 (4)研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为:k(1)0.8(1nt) t式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;为SO2平衡转化率, t为某时刻SO2转化率, n为常数。在t0.90时,将一系列温度下的k、值代入上述速率方程,得到 v~t曲线,如图(c)所示。 曲线上最大值所对应温度称为该t下反应的最适宜温度tm。ttm时, 逐渐提高;ttm后,逐渐下降.原因是____________________________________________. 35。 [化学--选修3:物质结构与性质] (15分)
Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖.回答下列问题:
(1)基态Fe与Fe离子中未成对的电子数之比为____________。
(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能 (I1)如表所示,I(〉I1(Na), 原因是___________________. 1Li)I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是________________________________。 (3)磷酸根离子的空间构型为________________, 其中P的价层电子对数为______________、杂化轨道类型为________________。
(4)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有_____个。
496 电池充电时,LiFePO4,脱出部分Li,形成Li1—xFePO4,结构示意图如(b)所示,则x=_______,n(Fe):n(Fe)=______________________.
2+
3++
2+
3+
I1/(kJ/mol) Li 520 Na Be 900 Mg 738 B 801 Al 578 36。[化学-—选修5:有机化学基础](15分)有机碱,例如二甲基胺(NH),苯胺(
NH2)呲啶(
N)
等,在有机合成中应用很普遍,目前“有机超强碱”的研究越来越受到关注,以下为有机超强碱F的合成路线;
C2HCl3乙二醇二甲醚/△EH2NNaOHNOHACCl3COONaBKOH醇溶液△C二环己基胺(过量)DCH2Cl2/ △C27H44Cl2N2 已知如下信息: ①H2C=CH2CCl3COONa乙二醇二甲醚/△ClClNaOH- 2HCl R1R2NOH②NR1R2ClClRNH2NR③苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体
回答下列问题:
(1)A的化学名称为
(2)由B生成C的化学方程式为 (3)C中所含官能团的名称为 (4)由C生成D的反应类型为 (5)D的结构简式为
(6)E的六元环芳香同分异构体中,能与金属钠反应,且核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为6:2:2:1的有 种,其中,芳香环上为二取代的结构简式为 。 答案:7D 8B 9A 10C 11B 12D 13C
26。(1)加快酸浸和氧化反应速率;(2)Fe,2H +VO +MnO2 = VO2 + MnO2 + H2O ;(3)Mn,Fe和Al (4)Fe(OH)3;(5)NaAlO2 + H2O + HCl=Al(OH)3↓+NaCl 或NaAl(OH)4+HCl= Al(OH)3↓+NaCl+H2O;(6)增大NH4浓度,促使沉淀平衡右移,使NH4VO3尽可能析出完全
27。(1)烧杯、量筒、托盘天平;(2)KCl;(3)石墨;(4)0.09mol/L;(5)Fe+ e- =Fe,Fe-2e-=Fe Fe Fe(6)取少量溶液,滴加KSCN溶液,若不出现血红色,则已活化。
28.2V2O5(s)+2SO2(g)=2VOSO4(s)+V2O4(s) △H=-351kJ/mol;(2)0。975,该反应是气体分子减少的反应,当温度不变时,P增大,α增大,而P1的α最大,故P1为5。0Mpa , 温度、压强、反应物的起始浓度;(3)2mαP/(100—mα),α(100-mα)
0。5
3+
3+
2+
2+
+
2+
+
+
+
2+
3+
3+
/[(1-α)(mp)
1。50。5
](4)温度升高使K增大导致V加快,
但α减小而导致V减慢,当t〈tm时,K增大导致V加快比α减小导致V减慢的程度大,故V加快;当t〉tm时,K增大导致V加快比α减小导致V减慢的程度小,故V减慢
35。(1)4/5;(2)Na比Li电子层多、半径大,易失电子,故Na的I1小, B电子排布式为1s2s2p,Be电子排布式为1s2s,为全充满的稳定结构,电子难失去,而故Be的I1比B的大,而B的核电荷数比Li的大且半径更小,核对最外层电子的吸力比Li的大,电子难失去,故B的I1比Li的大,所以满足I1(Be)〉
2
2
2
2
1
I1(B)〉I1(Li);(3)正四面体,4,sp;(4)4,3/16,13:3
ClClClClCl醇△ClClCl3
+ KOHN36.(1)三氯乙烯;(2)
ClNClN+ KCl + H2O;(3)碳碳双键,氯原子;(4)取代反
应;(5)(6)6,
OH