(14分) (1) 2009年,长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术上获得新突破,原理如下图所示。
①请写出从C口通入O2发生的电极反应式___________________。
②以石墨电极电解饱和食盐水,电解开始后在______________的周围(填“阴极”或“阳极”)先出现红色。假设电池的理论效率为80%(电池的理论效率是指电池产生的最大电能与电池反应所释放的全部能量之比),若消耗6.4g甲醇气体,外电路通过的电子个数为__________________(保留两位有效数字)。
(2)工业废水中常含有Cu2+等重金属离子,直接排放会造成污染,目前在工业废水处理过程中,依据沉淀转化的原理,常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。已知室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2•L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2•L-2。
请用离子方程式说明上述除杂的原理___________________________________________。
(3)工业上为了处理含有Cr2O72-的酸性工业废水,用绿矾(FeSO4·7H2O)把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子,再加入过量的石灰水,使铬离子转变为Cr(OH)3沉淀。
①氧化还原过程的离子方程式为______________________________________________。
②常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp =1×10—32 mol4•L-4,溶液的pH至少为____,才能使Cr3+沉淀完全。
③现用上述方法处理100m3含铬(+6价)78mg•L—1的废水,需用绿矾的质量为 kg。(保留主要计算过程)
C、N、O、Al、Si、Cu是常见的六种元素。
(1)Si位于元素周期表第____周期第_____族。
(2)N的基态原子核外电子排布式为_____;Cu的基态原子最外层有___个电子。
(3)用“>”或“<”填空:
原子半径 |
电负性 |
熔点 |
沸点 |
Al_____Si |
N____O |
金刚石_____晶体硅 |
CH4____SiH4 |
(4)常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1),测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示,反应过程中有红棕色气体产生。
0-t1时,原电池的负极是Al片,此时,正极的电极反应式是_____,溶液中的H+向___极移动,t1时,原电池中电子流动方向发生改变,其原因是______。
氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示:
(1)反应Ⅰ的化学方程式是 。
(2)反应Ⅰ得到的产物用I2进行分离。该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层——含低浓度I2的H2SO4层和高浓度的I2的HI层。
①根据上述事实,下列说法正确的是 (选填序号)。
a.两层溶液的密度存在差异
b.加I2前,H2SO4溶液和HI溶液不互溶
c.I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶
②辨别两层溶液的方法是 。
③经检测,H2SO4层中c(H+):c(SO42-)=2.06:1。其比值大于2的原因是 。
(3)反应Ⅱ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)△H=+550kJ/mol
它由两步反应组成:i.H2SO4(l)=SO3(g) +H2O(g)△H=+177kJ/mol
ii.SO3(g)分解。
L(L1、L2),X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时,ii中SO3(g)的平衡转化率随X的变化关系。
①X代表的物理量是 。
②判断L1、L2的大小关系,并简述理由: 。
Ⅰ、分子式为C8H8O3的芳香族化合物有多种不同的结构,这些物质有广泛用途。
(1)C8H8O3的某一同分异构体尼泊金酯的结构简式如图
①下列对尼泊金酯的判断正确的是 。
a.能发生水解反应
b.能与FeCl3溶液发生显色反应
c.分子中所有原子都在同一平面上
d.能与浓溴水反应产生白色沉淀。
②尼泊金酯与NaOH溶液在一定条件下反应的化学方程式是 。
(2)C8H8O3的另一种同分异构体甲如图:
①请写出甲中所含官能团的名称 , 。
②甲在一定条件下跟Na反应的化学方程式是: 。
③甲跟NaHCO3溶液反应的化学方程式是: 。
Ⅱ、写出下列化学反应方程式:
(1)溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热: 。
(2)将CO2通入苯酚钠溶液中: 。
(3)1,3-丁二烯的与Br2的1、4加成反应: 。
(4)葡萄糖与银氨溶液发生银镜反应: 。
化合物H是重要的有机化合物,可由E和F在一定条件下合成:(有些反应条件省略如:加热等)
已知以下信息:
①A属于芳香烃,H属于酯类化合物。
②I的核磁共振氢谱为二组峰,且峰的面积比为6:1。
回答下列问题:
(1)B的结构简式 ,C的官能团名称 。
(2)BC;G
J两步的反应类型 , 。
(3)①E+FH的化学方程式 。
②IG的化学方程式 。
(4)H的同系物K比H相对分子质量小28,K的同分异构体中能同时满足如下条件:
①属于芳香族化合物
②能和饱和NaHCO3溶液反应放出CO2,共有______种(不考虑立体异构)。
K的一个同分异构体能发生银镜反应,也能使FeCl3溶液显紫色,苯环上有两个支链,苯环上的氢的核磁共振氢谱为二组峰,且峰面积比为1:1,写出K的这种同分异构体的结构简式 。
不饱和酯类化合物在药物、涂料等领域应用广泛。由炔烃直接制备不饱和酯的一种新方法如下:反应①
(1)下列有关化合物Ⅰ~Ⅲ的叙述中,正确的是_ __。
A.化合物Ⅰ能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色 |
B.化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都能发生取代反应、加成反应、消去反应和加聚反应 |
C.化合物Ⅰ的所有碳原子可能都处于同一平面上 |
D.1mol化合物Ⅲ最多能与4molNaOH反应 |
(2)化合物Ⅲ的分子式为__________,1mol该化合物最多能与_____molH2完全反应。
(3)化合物Ⅳ是化合物Ⅲ的同分异构体,且满足以下条件,写出化合物Ⅳ结构简式___ (任写其中一种)
①能发生银镜反应,该化合物与银氨溶液反应的物质的量之比为1:4
②该化合物在与NaOH乙醇溶液共热能发生消去反应
③该化合物的核磁共振氢谱有四组峰,其峰面积比为6:2:2:1
④该化合物遇到FeCl3溶液显紫色
(4)化合物Ⅴ是用于制备高聚物涂料的单体,化合物Ⅴ单体结构简式为______ 。该高聚物完全水解的化学方程式为 。利用类似反应①的方法,仅以丙炔和乙酸为有机物原料合成该单体,写出反应方程式 。