信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某变废为宝-优题课

信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到红色金属M和金属E并进行如下框图所示转化，获得高效净水剂K₂EO₄。
（答题时，化学式及化学方程式中的M、E均用所对应的元素符号表示）：

（1）写出M溶于稀和混合液的离子方程式：                              。
（2）检验X中阳离子的方法和现象是                                                 。
（3）某同学取X的溶液在空气中放置后，酸化并加入KI和淀粉溶液，溶液变为蓝色。写出与上述变化过程相关的离子方程式：                              、                                   。
（4）由MSO₄的蓝色溶液经一系列操作可以获得蓝色晶体，这些操作中用到的实验仪器除了酒精灯、蒸发皿、铁架台外，还需要用到的玻璃仪器有       、       、           （填写仪器名称）。
（5）某同学利用H₂还原MO来测定M的相对原子质量，下图是测定装置示意图，A中试剂是盐酸。

①仪器B中应装入          ，装置D的作用                        ；
②连接好装置并检验装置的气密性后，应首先“加热反应管E”还是“从A瓶中逐滴加入液体” ？
                          在这两步之间还应进行的操作是                        ；

科目化学题型实验题难度困难

近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：

（1）Deacon发明的直接氧化法为： $4 H C l (g) + O_{2} (g) = 2 C l_{2} (g) + 2 H_{2} O (g)$ 。下图为刚性容器中，进料浓度比 c(HCl) ∶ $c (O_{2})$ 分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：

可知反应平衡常数 K（300℃）________ K（400℃）（填"大于"或"小于"）。设HCl初始浓度为 $c_{0}$ ，根据进料浓度比 c(HCl)∶ c(O ₂)=1∶1的数据计算 K（400℃）=________（列出计算式）。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比 c(HCl)∶ $c (O_{2})$ 过低、过高的不利影响分别是________。

（2）Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：

$C u C l_{2} (s) = C u C l (s) + \frac{1}{2} C l_{2} (g)$ Δ $H_{1} = 83 k J \cdot m o l^{- 1}$

$C u C l (s) + \frac{1}{2} O_{2} (g) = C u O (s) + \frac{1}{2} C l_{2} (g)$ Δ $H_{2} = - 20 k J \cdot m o l^{- 1}$

$C u O (s) + 2 H C l (g) = C u C l_{2} (s) + H_{2} O (g)$ Δ $H_{3} = - 121 k J \cdot m o l^{- 1}$

则 $4 H C l (g) + O_{2} (g) = 2 C l_{2} (g) + 2 H_{2} O (g)$ 的 Δ H=________ $k J \cdot m o l^{- 1}$ 。

（3）在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是________。（写出2种）

（4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：

负极区发生的反应有________（写反应方程式）。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气________L（标准状况）

乙酰水杨酸（阿司匹林）是目前常用药物之一。实验室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司匹林的一种方法如下：

	水杨酸	醋酸酐	乙酰水杨酸
熔点/℃	157~159	-72~-74	135~138
相对密度/（g·cm ^﹣ ³）	1.44	1.10	1.35
相对分子质量	138	102	180

实验过程：在 $100 m L$ 锥形瓶中加入水杨酸 $6.9 g$ 及醋酸酐 $10 m L$ ，充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加 $0.5 m L$ 浓硫酸后加热，维持瓶内温度在 $70 ℃$ 左右，充分反应。稍冷后进行如下操作.

①在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100 mL冷水中，析出固体，过滤。

②所得结晶粗品加入50 mL饱和碳酸氢钠溶液，溶解、过滤。

③滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。

④固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体5.4 g。

回答下列问题：

（1）该合成反应中应采用__________加热。（填标号）

A．	热水浴
B．	酒精灯
C．	煤气灯
D．	电炉

（2）下列玻璃仪器中，①中需使用的有________（填标号），不需使用的________（填名称）。

（3）①中需使用冷水，目的是________。

（4）②中饱和碳酸氢钠的作用是________，以便过滤除去难溶杂质。

（5）④采用的纯化方法为________。

（6）本实验的产率是________%。

高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：

相关金属离子[ $c_{0} (M n +) = 0.1 m o l \cdot L^{- 1}$ ]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子	$M n^{2 +}$	$F e^{2 +}$	$F e^{3 +}$	$A l^{3 +}$	$M g^{2 +}$	$Z n^{2 +}$	$N i^{2 +}$
开始沉淀的pH	8.1	6.3	1.5	3.4	8.9	6.2	6.9
沉淀完全的pH	10.1	8.3	2.8	4.7	10.9	8.2	8.9

（1）"滤渣1"含有S和________；写出"溶浸"中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________。

（2）"氧化"中添加适量的 $M n O_{2}$ 的作用是将________。

（3）"调pH"除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________~6之间。

（4）"除杂1"的目的是除去 $Z n^{2 +}$ 和 $N i^{2 +}$ ， "滤渣3"的主要成分是________。

（5）"除杂2"的目的是生成 $M g F_{2}$ 沉淀除去 $M g^{2 +}$ 。若溶液酸度过高， $M g^{2 +}$ 沉淀不完全，原因是________。

（6）写出"沉锰"的离子方程式________。

（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为 $L i N i_{x} C o_{y} M n_{z} O_{2}$ ，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当 $x = y = \frac{1}{3}$ 时， z=________。

咖啡因是一种生物碱（易溶于水及乙醇，熔点234.5℃，100℃以上开始升华），有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%~5%、单宁酸（K _a约为10 ⁻⁴，易溶于水及乙醇）约3%~10%，还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如下图所示。

索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒1中，与茶叶末接触，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时，经虹吸管3返回烧瓶，从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题：

（1）实验时需将茶叶研细，放入滤纸套筒1中，研细的目的是________，圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂，加热前还要加几粒________。

（2）提取过程不可选用明火直接加热，原因是________，与常规的萃取相比，采用索氏提取器的优点是________。

（3）提取液需经"蒸馏浓缩"除去大部分溶剂，与水相比，乙醇作为萃取剂的优点是________。"蒸发浓缩"需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外，还有________（填标号）。

A．直形冷凝管 B．球形冷凝管C．接收瓶D．烧杯

（4）浓缩液加生石灰的作用是________ 和吸收________

（5）可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热，咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结，该分离提纯方法的名称是________。

环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：

（1）已知： (g) = (g)+H ₂(g) Δ H ₁=100.3kJ·mol ⁻¹ ①

H ₂(g)+ I ₂(g) =2HI(g) Δ H ₂=−11.0 kJ·mol ⁻¹ ②

对于反应： (g)+ I ₂(g) = (g)+2HI(g) ③ Δ H ₃=________kJ·mol ⁻¹。

（2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（）在刚性容器内发生反应③，起始总压为10 ⁵Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为________，该反应的平衡常数 K _p=________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有________（填标号）。

A．	通入惰性气体	B．	提高温度
C．	增加环戊烯浓度	D．	增加碘浓度

（3）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是__________（填标号）。

A．	T ₁＞ T ₂
B．	a点的反应速率小于c点的反应速率
C．	a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D．	b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L ⁻¹

（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C ₅H ₅) ₂结构简式为），后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。