(本题16分).哥本哈根气候变化峰会自2009年12月7日开幕以来,就被冠以“有史以来最重要的会议”、“改变地球命运的会议”等各种重量级头衔。纵然世界各国仍就减排问题进行着艰苦的角力,但低碳这个概念几乎得到了广泛认同。中国慈善首富陈光标2010年11月5号创作的低碳之歌——《让我们再回到从前》让低碳概念融入到每个人的生活之中,减碳是每个人的责任。新能源开发中的燃料电池是低碳研究的重要领域。
(1)可燃性的有机物和氧气在理论上都可以作为燃料电池中的反应物,现以CxHyOz表示燃料电池中的有机反应物,O2为正极反应物,40%的KOH溶液为电解质溶液,请写出CxHyOz-O2-KOH燃料电池的负极的电极反应式: 。
(2)日本茨城大学研制了一种新型的质子交换膜二甲醚燃料电池(DDFC),该电池有较高的安全性。电池总反应为:CH3OCH3 +3O2=2CO2 +3H2O ,电池示意如图,下列说法不正确的是:
A.a极为电池的负极
B.电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极
C.电池正极的电极反应为:O2 +2H2O+ 4e— = 4OH—
D.电池工作时,1mol二甲醚被氧化时有6mol电子转移
(3)若用C3H8-O2-KOH构成燃料电池,当有11克丙烷在电池的负极完全反应,则在电池的外电路上转移的电子的物质的量为 mol;此过程中放出的总能量为A KJ,并已知1molCO2与足量KOH溶液反应放出的热量为B KJ。写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式。 。
(4)将一定数量的C3H8-O2-KOH燃料电池按一定方式进行串联或者并联组成电池组以满足电解需要的电压。现用该电池组电解500mL某CuSO4的稀溶液,电解后的溶液需要加入98克Cu(OH)2才能使溶液恢复到原硫酸铜溶液的浓度和质量。若忽略电池组在电解过程中的能量损失,其能量全部用来电解CuSO4溶液,计算:
①原CuSO4的溶液的浓度。
②该电池组消耗的丙烷在标准状况时的体积。
A-I分别表示中学化学中常见的一种物质,它们之间相互关系如下图所示(部分反应物、生成物没有列出)。已知H为主族元素的固态氧化物,F是红褐色难溶于水的沉淀,且A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种元素。
请填写下列空白:
(1)A、B、C、D、E、F六种物质中所含的同一种元素在元素周期表中位置
(2)写出C、H物质的化学式:C; H
(3)写出反应①、⑥的化学方程式和③、⑦的离子方程式:
反应①:________________________________
反应⑥:________________________________
反应③:________________________________
反应⑦:________________________________
(4)反应⑥过程中的现象是。
铝热反应实验如下:用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状,套在一起(先将置于内层的漏斗底部剪一个小孔,用水润湿),架在铁架台的铁圈上,下面放置盛沙的蒸发皿。将适量的炒干的氧化铁粉末和铝粉混合均匀,放在纸漏斗中,上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条,用小木条点燃镁条,引燃氧化铁和铝粉的混合物,反应剧烈进行,发出耀眼的强光,生成铁和氧化铝。
(1)某同学为研究该实验,查阅有关资料得到如下数据:
物质 |
Al[] |
Al2O3 |
Fe |
Fe2O3 |
熔点/℃ |
660 |
2054 |
1535 |
1462 |
沸点/℃ |
2467 |
2980 |
2750 |
- |
①该同学推测,铝热反应所得到的熔融物是铁铝合金。理由是:该反应放出的热量使铁熔化,而铝的熔点比铁低,此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理?(填“合理”或“不合理”)
②设计一个简单的实验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用的试剂是,反应的离子方程式为。
③实验室溶解该熔融物,下列试剂中最好的是(填序号)。
A.浓硫酸 B.稀硫酸 C.稀硝酸 D.氢氧化钠溶液
(2)实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应时,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价就越低。某同学取一定量上述的熔融物与一定量很稀的硝酸充分反应,反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入4摩/升的氢氧化钠溶液,所加氢氧化钠溶液的体积(毫升)与产生的沉淀的物质的量(摩尔)的关系如下图所示。
回答下列问题:
①图中OC段没有沉淀生成,此阶段发生反应的离子方程式为
②在DE段,沉淀的物质的量没有变化,则此阶段发生反应的离子方程式为
上述现象说明溶液中、
、结合OH-的能力比强(填离子符号)。
③B点与A点的差值为摩尔。
(1)用一种试剂鉴别下列各组物质:
①鉴别Fe、FeO、CuO、FeS、MnO2、活性碳等黑色物质,试剂是
②鉴别FeSO4、(NH4)2SO4、AlCl3、MgCl2、KNO3等五种溶液,试剂是
③鉴别K2S、AgNO3、NH4SCN、KBr、NaI等五种无色溶液,试剂是
(2)实验室里常用的干燥剂有:①浓硫酸(98%),②无水氯化钙,③变色硅胶[硅胶的主要成分是二氧化硅,在其中掺入少量的无水氯化钴(CoCl2)作指示剂,无水氯化钴呈蓝色,吸水后变为CoCl2·6H2O呈粉红色],④五氧化二磷,⑤碱石灰(主要成分是氢氧化钠、氧化钙,制法是:把生石灰加到浓的烧碱溶液中,再加强热蒸干),等等。
a、写出制取干燥剂碱石灰过程中有关反应的化学方程式。
b、上述物质中,属于纯净物的是________
A.①②④ | B.②④ | C.①②④⑤ | D.全部 |
c、上述干燥剂中,不宜用于干燥氯化氢气体的是____________
d、上述①~④,其主要化学成分依次属于____________
(填写各物质所属的类别)。
美国化学家R.F.Heck因发现如下Heck反应而获得2010年诺贝
尔化学奖。
(X为卤原子,R为取代基)
经由Heck反应合成M(一种防晒剂)的路线如下:
回答下列问题:
(1)M可发生的反应类型是______________。
a.取代反应 b.酯化反应 c.缩聚反应 d.加成反应
(2)C与浓H2SO4共热生成F,F能使酸性KMnO4溶液褪色,F的结构简式是______________。
D在一定条件下反应生成高分子化合物G,G的结构简式是__________________。
(3)在A→B的反应中,检验A是否反应完全的试剂是_______________________。
(4)E的一种同分异构体K符合下列条件:苯环上有两个取代基且苯环上只有两种不同化学环境的氢,与FeCl3溶液作用显紫色。K与过量NaOH溶液共热,发生反应的方程式为
____________________________。
已知:
I.冠心平F是降血脂、降胆固醇的药物,它的一条合成路线如下:
(1)A为一元羧酸,8.8g A与足量NaHCO3溶液反应生成2.24L CO2(标准状况),A的分子式为________________。
(2)写出符合A分子式的所有甲酸酯的结构简式:
________________________________________________。
(3)B是氯代羧酸,其核磁共振氢谱有两个峰,写出B→C的反应方程式:
________________________________________________。
(4)写出A和F的结构简式:
A________________; F________________。
(5)D的苯环上有两种氢,它所含官能团的名称为________________;写出a、b所代表的试剂:
a ________________; b________________。
Ⅱ.按如下路线,由C可合成高聚物H:
(6)写出GH的反应方程式:__________________________________
______________。