(14分)二氧化氯(ClO2)是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂,被称为“第4代消毒剂”。工业上可采用氯酸钠(NaClO3)或亚氯酸钠(NaClO2)为原料制备ClO2。
(1)亚氯酸钠也是一种性能优良的漂白剂,但在强酸性溶液中会发生歧化反应,产生ClO2气体,离子方程式为_________________________________________________。向亚氯酸钠溶液中加入盐酸,反应剧烈。若将盐酸改为相同pH的硫酸,开始时反应缓慢,稍后一段时间产生气体速率迅速加快。产生气体速率迅速加快的原因是______________________________________。
(2)化学法可采用盐酸或双氧水还原氯酸钠制备ClO2。用H2O2作还原剂制备的ClO2更适合用于饮用水的消毒,其主要原因是___________________________________。
(3)电解法是目前研究最为热门的生产ClO2的方法之一。如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的实验。
①电源负极为_______极(填A或B):
②写出阴极室发生反应依次为:________________、____________________________;
③控制电解液H+不低于5mol/L,可有效防止因H+浓度降低而导致的ClO2﹣歧化反应。若两极共收集到气体22.4L(体积已折算为标准状况,忽略电解液体积的变化和ClO2气体溶解的部分),此时阳极室与阴极室c(H+)之差为______________。
工业上通常以铝土矿(主要成分为Al2O3)为原料制备无水氯化铝:2Al2O3+6Cl24AlCl3+3O2 ↑。请回答下列问题:
(1)上述反应涉及的元素中,最外层有2个未成对电子的元素是__________;简单离子的离子半径最小的元素,其原子核外有_____种不同能级的电子。
(2)已知元素周期表中,镓(31Ga)与铝元素同一主族,写出Ga的最外层电子排布式:______
(3)镓(Ga)有两种天然同位素,一种是,其原子在天然同位素原子中所占的百分比为60%。实验测得溴化镓(GaBr3)的摩尔质量为309.8 g/mol,则由此推知镓的另一种同位素是_________。
(4)为促进反应的进行,实际生产中需加入焦炭,其原因是。
化合物M广泛应用于化学合成行业。其两种合成路线如下图所示。
完成下列填空:
(1)反应Ⅰ的反应类型是反应;反应Ⅱ的反应条件是。
(2)写出结构简式。A;H。
(3)写出D→E的化学反应方程式。
(4)与M有相同的官能团的M的同分异构体共有种(不考虑顺反异构)。
(5)用于纸张涂膜等的S.B.R乳胶,是由M、苯乙烯、1,3-丁二烯共聚生成,写出该乳胶的结构简式
(不考虑单体比例)。
(6)实验室用2%的硝酸银溶液和2%的氨水配制银氨溶液。简述银氨溶液的配制过程。
DEHP是一种应用广泛的塑料增塑剂。DEHP有如下的转化关系。
完成下列填空:
(1)M的结构简式是。A分子中所含官能团的名称是。
(2)B分子中有1个碳原子连接的烷基是乙基和正丁基。B的结构简式是。
(3)化合物C的名称是。
(4)F是A的一种同分异构体,具有下列特征:a.是苯的邻位二取代物 b.遇氯化铁溶液显紫色 c.能与碳酸氢钠溶液反应。写出F与足量碳酸氢钠溶液反应的化学方程式。
Cl2合成有机物时会产生副产物HC1。4HCl+O22Cl2+2H2O,可实现氯的循环利用。
完成下列填空:
(1)该反应平衡常数的表达式K=;若反应容器的容积为2L,8min后达到平衡,测得容器内物质由2.5mol减少至2.25mol,则HCl的平均反应速率为mol/L∙ min。
(2)若该反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达平衡时,下列叙述正确的是。
a.v (HCl)="2" v(Cl2)
b.4v正(HCl)= v逆(O2)
c.又加入1mol O2,达新平衡时,HCl的转化率增大
d.分离出H2O,达新平衡时,v正(HCl)增大
(3)下图是该反应两种投料比[n (HCl):n (O2)分别为4:1和2:1 ] 下,反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。下列叙述正确的是。
a.该反应的正反应是放热反应
b.其他条件不变,升高温度,平衡常数K值增大
c.若平衡常数K值变大,达新平衡前v逆始终减小
d.若平衡常数K值变大,则平衡向正反应方向移动
(4)投料比为4:1、温度为400℃时,平衡混合物中Cl2的物质的量分数是。
钒具有众多优异的性能,用途十分广泛,有金属“维生素”之称。完成下列填空:
(1)将废钒催化剂(主要成分V2O5)与稀硫酸、亚硫酸钾溶液混合,充分反应,所得溶液显酸性、含VO2+、K+、SO42–等。写出该反应的化学方程式。
(2)向上述所得溶液中加入KClO3溶液,充分反应后,溶液中新增加了VO2+、Cl–。写出并配平该反应的离子方程式,并标出电子转移的数目和方向。
(3)在20.00mL的0.1mol/LVO2+溶液中,加入0.195g锌粉,恰好完成反应,则还原产物可能是。
a.Vb.V2+ c.VO2+ d.VO2+
(4)已知V2O5能和盐酸反应生成氯气和VO2+。请再写一个离子反应方程式,说明还原性:SO32–>Cl–>VO2+。