化学江苏专版二轮专题复习三维训练：“5＋1”押题练（二）

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精“5＋1”押题练(二）16．高氯酸是一种酸性极强的无机含氧酸，可用于制备高氯酸盐、人造金刚石提纯等方面。查阅资料得到以下有关高氯酸的信息：名称分子式外观沸点高氯酸HClO4无色液体130℃工业上生产高氯酸的同时还生产了亚氯酸钠，工业流程如图：(1)操作①的名称是_______,操作②的名称是________。(2)反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________________。(3）反应器Ⅱ中发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________。（4）若反应器Ⅱ中SO2以H2O2代替也可达到同样目的，此时发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5）若想得到201kg的HClO4纯品，至少需要NaClO3________kg.(6）工业上也可用铂作阳极、铜作阴极电解盐酸制得高氯酸，在阳极区可得到20%的高氯酸。写出阳极的电极反应式（其中盐酸与高氯酸以化学式出现)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：（1）通过操作①得到滤液，则操作①为过滤，滤液为HClO4溶液，通过操作②得到纯净的HClO4，由题可知，用蒸馏可将HClO4从水中分离出.（2)NaClO3和浓H2SO4在反应器Ⅰ中反应：3NaClO3＋3H2SO4=HClO4＋2ClO2↑＋3NaHSO4＋H2O。（3)反应器Ⅱ中ClO2与二氧化硫、氢氧化钠反应生成亚氯酸钠,其反应的离子方程式为4OH－＋SO2＋2ClO2=2ClOeq\o\al(－，2）＋SOeq\o\al(2－，4)＋2H2O。（4）若反应器Ⅱ中SO2以H2O2代替，则ClO2与H2O2、氢氧化钠反应生成亚氯酸钠，H2O2被氧化为氧气，离子方程式为2ClO2＋2OH－＋H2O2=2ClOeq\o\al(－，2)＋O2＋2H2O.(5）设需要NaClO3质量为x，根据方程式3NaClO3＋3H2SO4=HClO4＋2ClO2↑＋3NaHSO4＋H2O,3×106。5g100.5gx201kgx＝639kg。（6)电解盐酸的电解池中，阳极是Cl－失电子发生氧化反应，即电极反应式为HCl＋4H2O－8e－=HClO4＋8H＋.答案:（1）过滤蒸馏(2)3NaClO3＋3H2SO4=HClO4＋2ClO2↑＋3NaHSO4＋H2O（3)4OH－＋SO2＋2ClO2=2ClOeq\o\al（－,2)＋SOeq\o\al(2－，4）＋2H2O(4）2ClO2＋2OH－＋H2O2=2ClOeq\o\al（－，2）＋O2＋2H2O(5）639(6)HCl＋4H2O－8e－=HClO4＋8H＋17．化合物G是一种抗精神病药物，可以通过下列方法合成.（1)的名称为________；设计步骤A→B的目的是________________________________________________________________________。(2)E→F的反应类型是______________.（3)Y的分子式为C10H13N2Cl，则Y的结构简式为______________________。(4）写出同时满足下列条件的C的一种同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________。①苯环上有两个取代基②核磁共振氢谱图中有7个峰③能发生水解反应，产物之一是氨基乙酸,另一种产物能与FeCl3溶液发生显色反应解析：（1）A→B醛基被反应,D→E又生成醛基，故A→B的目的是保护醛基，防止其被H2还原.（4）由③可知分子中含有结构或同时具有结构,结合C的结构可知，还剩余2个碳原子,结合①②可知苯环上的两个基团处于对位，由此可以写出同分异构体。(5)产物结构中含有两个酰胺键，酰胺键的引入可通过类似于原流程中C生成D的反应，故可由与ClCH2COCl反应得到，氨基可由硝基还原得到，硝基可通过硝化反应得到，根据(5）18．纯净的过氧化钙（CaO2）常温下较为稳定，是一种新型水产养殖增氧剂,常用于鲜活水产品的运输.由Ca（OH）2为原料制取CaO2·8H2O,再经脱水制得CaO2。其制备过程如下：回答下列问题:（1）在搅拌过程中生成CaO2·8H2O的化学方程式是________________________________________________________________________。为了控制反应温度为0℃左右，在实验室宜采取的方法是________________________________________________________________________。（2）制备过程中除水外可循环使用的物质是__________（填化学式)。（3）已知过氧化钙产品由CaO2·xH2O和CaO组成。为确定该产品的成分,进行如下实验.实验一：称取1.408g过氧化钙样品，灼热时发生反应2(CaO2·xH2O）eq\o（=,\s\up7(△)）2CaO＋O2↑＋2xH2O,得到的O2在标准状况下体积为134。4mL。实验二:另取同一样品1.408g，溶于适量的稀盐酸中，然后加入足量的Na2CO3溶液，得到沉淀1.40g。试计算样品中CaO2·xH2O的x值（写出计算过程)。解析：(2)搅拌过程生成NH4Cl，开始时要加入NH4Cl，故NH4Cl可循环使用。答案：(1）CaCl2＋H2O2＋2NH3＋8H2O=CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl(或CaCl2＋H2O2＋2NH3·H2O＋6H2O=CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl）冰水浴冷却(或将反应容器浸泡在冰水中）(2)NH4Cl(3）n（O2)＝eq\f（0。1344L,22.4L·mol－1)＝0。006mol一份中n（CaO2·xH2O）＝2n(O2）＝0.012moln（CaCO3）＝eq\f(1。40g，100g·mol－1)＝0。014moln（CaO）＝n（CaCO3）－n(CaO2·xH2O)＝0.002mol样品中m(CaO）＝0.002mol×56g·mol－1＝0。112g1．408g样品中CaO2·xH2O的质量为1。408g－0.112g＝1。296g0．012×（72＋18x）＝1。296解得x＝219．海洋是一个巨大的化学资源宝库.海水综合利用的部分流程如下：已知：Br2的沸点为59℃,微溶于水，有毒性和强腐蚀性。（1)电解饱和NaCl溶液的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________.粗盐中常含Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al（2－，4）等杂质离子，可依次加入NaOH、________、________、盐酸试剂来进行提纯。(2）下列方法可用于海水淡化的是________（填字母）.A．蒸馏法 B．萃取法C．离子交换法 D．电渗析法（3）工业上用电解法制Mg时，通常在MgCl2中加入CaCl2，其原因：①增加电解质的密度，便于分离出熔融的镁;②_________________________________________________。(4)利用下图所示装置从母液中提取溴,在B瓶中得到较浓的溴水。实验方案：关闭b、d,打开a、c，由a向A中缓慢通入Cl2至反应完全，___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(实验中须使用的试剂：SO2、Cl2、热空气）解析：（1）电解饱和食盐水制得NaOH、Cl2、H2，离子方程式为2Cl－＋2H2Oeq\o（=，\s\up7(电解)）2OH－＋Cl2↑＋H2↑;溶液中的Mg2＋加入NaOH除去，溶液中的SOeq\o\al(2－,4）加入BaCl2除去，溶液中的Ca2＋和过量的Ba2＋加入Na2CO3除去.(2)利用蒸馏法可以得到蒸馏水，萃取无法得到淡水，利用离子交换膜可以将海水中的金属阳离子和酸根阴离子除去,电渗析法也能得到淡水。（3)加入CaCl2时，能使MgCl2在较低温度下熔融，其作用相当于电解熔融Al2O3制取Al时加入冰晶石的作用。（4）通入Cl2后将A溶液中Br－完全转变为Br2，关闭a、c后，打开b、d、e，从b通入热空气,将A中的Br2吹出，将SO2通过e也通入到B中,因发生反应Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr而将Br2吸收，吸收完毕后，关闭b、e，再打开a,通入Cl2，此时B中发生反应2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－而得到Br2。答案:（1)2Cl－＋2H2Oeq\o（=,\s\up7(电解)）H2↑＋Cl2↑＋2OH－BaCl2Na2CO3(2)ACD(3）使氯化镁熔融温度降低，从而减少冶炼过程中的能量消耗(4）关闭a、c，打开b、d、e，由b向A中鼓入足量热空气，同时由e向B中通入足量SO2；关闭b、e，打开a，再由a向B中缓慢通入足量Cl220．蕴藏在海底的大量“可燃冰”,其开发利用是当前解决能源危机的重要课题。用甲烷制水煤气(CO、H2）,再合成甲醇可以代替日益供应紧张的燃油。下面是产生水煤气的几种方法：①CH4（g）＋H2O(g）=CO(g)＋3H2（g）ΔH1＝＋206。2kJ·mol－1②CH4(g）＋eq\f(1,2）O2(g)=CO(g）＋2H2（g）ΔH2＝－35。4kJ·mol－1③CH4(g)＋2H2O(g)=CO2（g)＋4H2(g）ΔH3＝＋165.0kJ·mol－1（1)CH4(g）与CO2（g)反应生成CO（g）和H2(g）的热化学方程式为________________________________________________________________________。（2）从原料、能源利用的角度,分析以上三个反应,作为合成甲醇更适宜的是反应________（填序号)。(3）也可将CH4设计成燃料电池，来解决能源问题，如图装置所示.持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷VL.①0<V≤33.6L时，负极电极反应式为____________________________。②33.6L〈V≤67。2L时，电池总反应方程式为____________________________。③V＝44。8L时，溶液中离子浓度大小关系为______________________________。(4）工业合成氨时，合成塔中每产生1molNH3，放出46.1kJ的热量.某小组研究在上述温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为VL的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应。相关数据如下表：容器编号起始时各物质物质的量/mol达到平衡的时间/min达到平衡时体系能量的变化/kJN2H2NH3Ⅰ140t1放出热量：36.88Ⅱ280t2放出热量：Q①容器Ⅰ中，0～t1时间的平均反应速率v(H2）＝____________。②下列叙述正确的是________(填字母)。a．平衡时，两容器中H2的体积分数相等b．容器Ⅱ中反应达到平衡状态时，Q>73。76c．反应开始时，两容器中反应的化学反应速率相等d．平衡时，容器中N2的转化率：Ⅰ〈Ⅱe．两容器达到平衡时所用时间：t1〉t2（5）如图是在反应器中将N2和H2按物质的量之比为1∶3充入后,在200℃、400℃、600℃下,反应达到平衡时，混合物中NH3的体积分数随压强的变化曲线.①曲线a对应的温度是________。②图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是________。③M点对应的H2转化率是________。解析：(1)由盖斯定律，将反应①×2－③得：CH4（g）＋CO2(g)=2CO(g）＋2H2(g)ΔH＝＋247。4kJ·mol－1。(2)题给3个反应生产水煤气,从原料角度看都易得,但从能量角度看，反应①和③是吸热反应，反应②是放热反应，所以反应②比较适合应用于生产。(3）由于燃料电池中电解液(氢氧化钠溶液）中n（NaOH)＝3mol，因此燃料电池放电时，当负极消耗标准状况下甲烷0〈V≤33.6L时，即生成n(CO2)≤1.5mol，生成碳酸钠，负极反应式为CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－，3)＋7H2O;当消耗标准状况下甲烷33。6L<V≤67。2L时，生成物Na2CO3转化为NaHCO3,总电池反应式可写为CH4＋2O2＋Na2CO3=2NaHCO3＋H2O;V＝44。8L时，溶液中电解质为物质的量相等的碳酸钠和碳酸氢钠的混合溶液，水解显碱性，但由于碳酸钠水解程度大于碳酸氢钠，因此溶液中离子浓度关系为c(Na＋)>c(HCOeq\o\al（－，3))>c(COeq\o\al(2－,3））>c(OH－）〉c（H＋）。（4)①由题意知产生1molNH3，放出46。1kJ的热量,结合容器Ⅰ中放出的热量可得，其中反应生成的氨气的物质的量为eq\f(36。88kJ，46.1kJ·mol－1)＝0。8mol，则用氨气表示的反应速率为eq\f（0.8，V·t1)mol·L－1·min－1，由反应方程式的化学计量数关系知，相同时间内用氢气表示的反应速率是氨气的1.5倍，则用氢气表示的反应速率v(H2）＝eq\f（1。2，V·t1）mol·L－1·min－1。②由于容器Ⅰ和Ⅱ容积相等,但初始加入的反应物的量后者是前者的2倍,相当于增大压强,而合成氨反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向右移动，因此，平衡时容器Ⅰ中氢气的体积分数大于容器Ⅱ，a项错误；反应达到平衡状态时容器Ⅱ中Q>2×36.88，b项正确;由于两容器初始时反应物浓度不等，故化学反应速率不等，c项错误；压强大的容器Ⅱ中反应物的转化率大，d项正确，容器Ⅱ相当于在容器Ⅰ的基础上加压,其反应物浓度高，反应速率快，因此容器Ⅱ比容器Ⅰ先达到平衡状态，e项正确.(5)①合成氨反应是体积减小的放热反应，因此温度高反应速率快，但达到平衡时氨的含量低，增加压强达到平衡时氨的含量变大，因此在坐标图中向横坐标作垂线交于3个曲线，根据同压下不同温度时平衡时氨的含量，可以判断曲线的温度高低;合成氨反应为放热反应,反应温度越高，越不利于反应的进行，曲线a的NH3的物质的量分数最高，其反应温度应相对最低，由此可判断曲线a对应的温度是200℃.②Q、M点的温度相等（均为400℃),平衡常数相等，N点在温度为600℃的曲线上，合成氨是放热反应，温度越高平衡常数越小，因此有：KQ＝KM〉KN。③在M点NH3的物质的量分数为60％，又按n(N2）∶n(H2)＝1∶3投料,设氢气的转化率为x,则平衡时各物质的量为n（N2)＝（1－x）mol，n（H2)＝3×(1－x)mol,n(NH3）＝2xmol，则有eq\f（2xmol，1－xmol＋3×1－xmol＋2xmol)×100％＝60％，得x＝0.75，即H2的转化率为75％。答案：(1）CH4(g)＋CO2(g)=2CO（g)＋2H2（g)ΔH＝＋247.4kJ·mol－1(2）②(3)①CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al（2－，3）＋7H2O②CH4＋2O2＋Na2CO3=2NaHCO3＋H2O③c(Na＋)>c(HCOeq\o\al（－，3））〉c(COeq\o\al(2－,3））>c(OH－)>c(H＋）（4)①eq\f（1。2,V·