以化学反应原理为依据，以实验室研究为基础，可以实现许多化工生-优题课

【化学与技术】
工业上以氨气为原料制备硝酸的过程如图1所示：

某课外小组模拟上述部分过程设计了如图2所示实验装置制备硝酸（所有橡胶制品均已被保护）
（1）工业上用氨气制取NO的化学方程式是；
（2）连接好装置后，首先进行的操作是；
（3）通入a气体的目的是；
（4）盛有Na₂CO₃溶液的烧杯为尾气处理装置，该装置中发生反应的化学方程式是。
（5）已知：温度低于21.15℃时，NO₂几乎全部转变为N₂O₄，工业上可用N₂O₄与水反应来提高硝酸产率，N₂O₄与a气体在冷水中生成硝酸的化学方程式是；
（6）一定条件下，某密闭容器中N₂O₄和NO₂的混合气体达到平衡时，c（NO₂）=0.500mol/L，c（N₂O₄）=0.125mol/L．则2NO₂（g）N₂O₄（g）的平衡常数K=，若NO₂起始浓度为2mol/L，相同条件下，NO₂的最大转化率为。

【物质结构与性质】
已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大。A原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍，B原子基态时s电子数与P电子数相等，C在元素周期表的各元素中电负性最大，D的基态原子核外有6个能级且全部充满电子，E原子基态时未成对电子数是同周期元素中最多的。
（1）基态E原子的价电子排布式为；
（2）AB₃^2-的立体构型是，其中A原子的杂化轨道类型是。
（3）A₂^2-与B₂²⁺互为等电子体，B₂²⁺的电子式可表示为，1molB₂²⁺中含有的π键数目为。
（4）用氢键表示式写出C的氢化物水溶液中存在的所有氢键。
（5）化合物DC₂的晶胞结构如图所示，该离子化合协晶体的密度为ag/cm³，则晶胞的体积是（只要求列算式，阿伏加德罗常数的值为N_A）

银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：

（注： $A l （ O H)_{3}$ 和 $C u (O H)_{2}$ 开始分解的温度分别为450℃和80℃）
（1）电解精炼银时，阴极反应式为；滤渣 $A$ 与稀 $H N O_{3}$ 反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学方程式为。
（2）固体混合物 $B$ 的组成为；在生成固体 $B$ 的过程中，需控制 $N a O H$ 的加入量，若 $N a O H$ 过量，则因过量引起的反应的离子方程式为。
（3）完成煅烧过程中一个反应的化学方程式： $C u O$ + $A l_{2} O_{3}$ $C u A l O_{2}$ +↑。
（4）若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0 $k g$ 废料中的铜可完全转化为 $m o l$ $C u A l O_{2}$ ，至少需要1.0 $m o l$ • $L^{- 1}$ 的 $A l_{2} (S O_{4})_{3}$ 溶液 $L$ 。
（5） $C u S O_{4}$ 溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是、过滤、洗涤和干燥。

大气中的部分碘源于 $O_{3}$ 对海水中 $I^{－}$ 的氧化。将 $O_{3}$ 持续通入 $N a I$ 溶液中进行模拟研究。
（1） $O_{3}$ 将 $I^{－}$ 氧化成 $I_{2}$ 的过程由3步反应组成：
① $I^{－} (a q) + O_{3} (g) = I O^{－} (a q) + O_{2} (g)$ $△ H_{1}$
② $I O^{－} (a q) + H^{+} (a q) ⇌ H O I (a q)$ $△ H_{2}$
③ $H O I (a q) + I^{－} (a q) + H^{+} (a q) ⇌ I_{2} (a q) + H_{2} O (l)$ $△ H_{3}$
总反应的化学方程式为，其反应 $△ H$ =。
（2）在溶液中存在化学平衡： $I_{2} (a q) + I^{－} (a q) ⇌ {I_{3}}^{－} (a q)$ ，其平衡常数表达式为。
（3）为探究 $F e^{2 +}$ 对氧化 $I^{－}$ 反应的影响（反应体系如图13），某研究小组测定两组实验中 ${I_{3}}^{－}$ 浓度和体系 $p H$ ，结果见图14和下表。

编号	反应物	反应前 $p H$	反应后 $p H$
第1组	$O_{3}$ + $I^{－}$	5.2	11.0
第2组	$O_{3}$ + $I^{－}$ + $F e^{2 +}$	5.2	4.1

①第1组实验中，导致反应后 $p H$ 升高的原因是。
②图13中的 $A$ 为。由 $F e^{3 +}$ 生成 $A$ 的过程能显著提高 $I^{－}$ 的转化率，原因是。
③第2组实验进行18 $s$ 后， ${I_{3}}^{－}$ 下降。导致下降的直接原因有（双选）。
A． $c (H^{+})$ 减小 B． $c (I^{－})$ 减小 C． $I_{2} (g)$ 不断生成 D． $c (F e^{3 +})$ 增加
（4）据图14，计算3～18 $s$ 内第2组实验中生成 ${I_{3}}^{－}$ 的平均反应速率（写出计算过程，结果保留两位有效数字）。

脱水偶联反应是一种新型的直接烷基化反应，例如：

（1）化合物 $I$ 的分子式为，1 $m o l$ 该物质完全燃烧最少需要消耗 $m o l$ $O_{2}$ 。
（2）化合物 $I I$ 可使溶液（限写一种）褪色；化合物 $I I I$ （分子式为 $C_{10} H_{11} C 1$ ）可与 $N a O H$ 水溶液共热生成化合物 $I I$ ，相应的化学方程式为。
（3）化合物 $I I I$ 与NaOH乙醇溶液共热生成化合物 $I V$ ， $I V$ 的核磁共振氢谱除苯环峰外还有四组峰，峰面积之比为为1∶1∶1∶2， $I V$ 的结构简式为。
（4）由 $C H_{3} C O O C H_{2} C H_{3}$ 可合成化合物 $I$ 。化合物V是 $C H_{3} C O O C H_{2} C H_{3}$ 的一种无支链同分异构体，碳链两端呈对称结构，且在 $C u$ 催化下与过量 $O_{2}$ 反应生成能发生银镜反应的化合物 $V I$ 。 $V$ 的结构简式为， $V I$ 的结构简式为。
（5）一定条件下，与也可以发生类似反应①的反应，有机产物的结构简式为。