1、训练(十三)非选择题专项练(5)1FeCl2是一种常用的还原剂。有关数据如下：实验室可以用多种方法来制备无水FeCl2。回答下列问题：I按如图1装置用H2还原无水FeCl3制取。图1图2(1)用装置A制取H2，其优点是_；D中反应的化学方程式为_；装置E的作用是_。(2)通入足量H2，充分反应，如果温度控制不当，产品中会含单质铁，检验产品中是否含铁的方案是_。.按图2装置，在三颈烧瓶中放入162.5 g无水氯化铁和225 g氯苯，控制反应温度在128 139 加热3h，反应接近100%，反应如下：2FeCl3C6H5Cl2FeCl2C6H4Cl2HCl(3)上述反应中，还原剂是_。(4)反应温
2、度接近或超过C6H5Cl的沸点，但实验过程中C6H5Cl并不会大量损失，原因是_。(5)冷却后，将三颈瓶内物质经过过滤，洗涤，干燥后，得到粗产品。洗涤所用的试剂可以是_；简述回收滤液中C6H5Cl的方案_。(6)仅通过烧杯中的现象变化就可以监控氯化铁的转化率。若要监控氯化铁转化率达到或超过90%，则烧杯中加入的试剂可以是_。解析I按如图1装置可知，用H2还原无水FeCl3制取无水FeCl2，A装置一般用锌和稀盐酸制备H2，B装置用来除去氢气中的氯化氢，C装置用来干燥氢气，可以装置碱石灰，E装置中也要装置碱石灰，吸收氯化氢气体同时防止空气中的水份进入D装置，D装置中用氢气与氯化铁反应生成氯化亚铁
3、和HCl。(1)装置A为启普发生器的简易装置，适用于固液混合状态且不需加热而制取的气体，且固体必须是块状的，该装置的优点是便于控制反应，实验室一般用锌和稀盐酸制备H2，用装置A制取H2，通过开关弹簧夹，可以使反应随时进行或停止，根据上面的分析可知，E中盛放的试剂是碱石灰；吸收氯化氢气体，同时防止空气中的水份进入D装置，D中反应的化学方程式为H22FeCl32FeCl22HCl；(2)温度控制不当，产品中含单质铁，检验产品中是否含铁的方案为取样，加入盐酸中，观察是否有气泡产生；.(3)根据反应2FeCl3C6H5Cl2FeCl2C6H4Cl2HCl可知，氯苯能使氯化铁生成氯化亚铁，所以氯苯为还原
4、剂；(4)根据图2可知，装置有冷凝回流装置，所以为了提高反应速率，可以将反应温度接近或超过C6H5Cl的沸点，但实验过程中C6H5Cl并不会大量损失；(5)三颈瓶内物质为氯化亚铁、C6H5Cl、C6H4Cl2，根据其溶解性可知，可以用有机溶剂例如苯将C6H5Cl、C6H4Cl2溶解，过滤后可得氯化亚铁，对滤液进行蒸馏可回收C6H5Cl，洗涤所用的试剂可以是苯；回收滤液中C6H5Cl的方案是蒸馏滤液，并收集132 馏分；(6)根据反应2FeCl3C6H5Cl2FeCl2C6H4Cl2HCl，氯化铁转化率达到或超过90%，则可产生氯化氢的物质的量为90%=0.45 mol，所以可在烧杯中加入0.4
5、540 g的氢氧化钠即18 g，并用酚酞作指示剂进行判断反应进行的程度，如果18 g氢氧化钠完全反应，则产率达到或超过90%。答案(1)通过开关弹簧夹，可以使反应随时进行或停止H22FeCl32FeCl22HCl吸收氯化氢气体同时防止空气中的水份进入D装置(2)取样品少许放入试管中，向其中加入盐酸，观察是否有气泡产生(3)C6H5Cl(4)实验使用了冷凝回流装置(5)苯蒸馏滤液，并收集132 馏分(6)滴有酚酞且含18 g NaOH的溶液2磷化氢(PH3)是一种剧毒气体，是常用的高效熏蒸杀虫剂，也是一种电子工业原料。(1)在密闭粮仓放置的磷化铝(AlP)片剂，遇水蒸气放出PH3气体，化学方程式
6、为_。(2)利用反应PH33HgCl2=P(HgCl)33HCl，通过测定溶液_变化，可准确测定空气中微量的PH3；其中HgCl2溶于水，所得溶液几乎不导电，则HgCl2属于_(填“共价”或“离子”)化合物。(3)工业制备PH3的流程如图1所示：亚磷酸属于_元酸；当反应生成的n(NaH2PO2)n(Na2HPO3)=31时，参加反应的n(P4)n(NaOH)=_。(4)用漂白粉可将PH3氧化为H3PO4，化学方程式为_；含有水蒸气时可加快PH3的氧化过程，用离子方程式表示原因：_。(5)从(4)中的反应产物中回收磷酸氢钙(CaHPO4)的方法如图2：试剂X为_(填化学式)；已知25 时，H3P
7、O4的Ka1=7.5103、Ka2=6.3108、Ka3=4.41013。CaHPO4悬浊液pH_7(填“”、“=”或“”)，通过计算说明理由_。解析(1)AlP和水反应时，生成PH3和Al(OH)3沉淀，化学方程式为：AlP3H2O=Al(OH)3PH3；(2)电导率可衡量电解质溶液导电能力大小，PH3为共价化合物，在气态时只存在分子，HgCl2在熔融状态下不能导电，属于共价化合物，磷化氢与HgCl2作用，PH33HgCl2=P(HgCl)33HCl，生成的氯化氢在溶液中呈酸性，为强酸，所以可通过测定溶液的pH或电导率来准确测定空气中微量的PH3，HgCl2溶于水，所得溶液几乎不导电，说明在
8、水中不电离，HgCl2属于共价化合物；(3)H3PO3,1 mol分子含有3 mol氢原子，但黄磷与足量的NaOH溶液反应只生成Na2HPO3，可说明H3PO3为二元酸，不是三元酸；该反应的反应物为黄磷、氢氧化钠，产物为次磷酸钠、亚磷酸钠，P4中(P为0价)，NaH2PO2中(P为1价)，Na2HPO3(P为3价)，PH3(P为3价)，当反应生成的n(NaH2PO2)n(Na2HPO3)=31时，根据得失电子守恒，n(NaH2PO2)n(Na2HPO3)n(PH3)=312，反应为：3P410NaOH=6NaH2PO22Na2HPO34PH3，所以参加反应的n(P4)n(NaOH)=310；(
9、4)漂白粉主要成分为CaCl2、Ca(ClO)2，具有氧化性的是Ca(ClO)2，将PH3氧化为H3PO4，反应为2Ca(ClO)2PH3=H3PO42CaCl2，含有水蒸气时，次氯酸根离子水解生成次氯酸ClOH2OHClOOH，生成的碱中和酸，加快PH3的氧化过程；(5)根据流程，加入试剂得到磷酸钙，所以试剂X含有钙离子，加入试剂能够中和磷酸氢钙中的氢，需加入Ca(OH)2，CaO与水反应生成Ca(OH)2，所以X可以为Ca(OH)2或CaO；CaHPO4为强碱弱酸酸式盐，CaHPO4的电离Ka(HPO)=4.41013；水解，K水解(HPO)=Ka(HPO)；水解程度大于电离程度，溶液呈碱
10、性。答案(1)AlP3H2O=Al(OH)3PH3(2)pH或电导率共价(3)二310(4)2Ca(ClO)2PH3=H3PO42CaCl2ClOH2OHClOOH(5)Ca(OH)2或CaOKa(HPO)=4.41013K水解(HPO)=Ka(HPO)水解程度大于电离程度，溶液呈碱性3以CO、H2为原料合成甲醇的反应为：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H。在体积均为2 L的三个恒容密闭容器I、中，分别都充入1 mol CO和2 mol H2，三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变。图1为三个容器中的反应均进行到5 min时H2的体积分数示意图，其中有一个容器反应已经达到平衡
11、状态。CO的平衡转化率在不同压强下随温度的变化如图2所示。(1)05 min时间内容器中用CH3OH表示的化学反应速率为_。(2)三个容器中一定达到平衡状态的是容器_，此容器中反应达平衡时，放出热量20.5 kJ，则H=_。(3)当三个容器中的反应均达到平衡状态时，CO的转化率最低的是容器_；平衡常数最大的是容器_。(4)工业实际合成CH3OH生产中，采用图2中M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和化学平衡知识，同时考虑生产实际，说明选择该反应条件的理由：_。(5)科研人员设计了一种新型甲醇燃料电池，其电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2。该电池工作时的负极电极
12、反应式为_。用该电池电解饱和食盐水(石墨电极)，当电路中通过1.929104 C的电量时，生成标准状况下氢气的体积为_L。(已知：一个电子的电量是1.6021019C)解析(1)设反应生成的甲醇物质的量为x，CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)开始(mol): 1 2 0转化(mol): x 2x x平衡(mol): 1x 22x x到5 min时，氢气的体积分数为0.2，则=0.2，则x=，则v=0.087 5 mol(Lmin)1；(2)达到平衡状态时氢气的转化率最大，氢气的体积分数最小，对应的氢气的体积分数最小，所以可能达到了平衡状态。平衡时，根据(1)计算氢气转化量为2x=1.75
13、 mol，放出热量20.5 kJ，则转化2 mol氢气放出热量为23.4 kJ，则H=23.4 kJmol1；(3)由图2可知，升高温度CO的转化率减小，即向逆反应移动，所以该反应为放热反应，温度越高，反应向逆方向进行的程度越大，CO的转化率越低，温度最低。由图2可知，升高温度CO的转化率减小，即向逆反应移动，所以该反应为放热反应，温度越低，反应向正方向进行的程度越大，K越大，已知I的温度最低，则其K最大；(4)相对于N点而言，采用M点，温度在500600 K之间，温度较高，反应速率较快，CO的平衡转化率也较高，压强为常压，对设备要求不高；(5)负极发生的是燃料甲醇失电子的氧化反应，负极电极反
14、应式为CH3OH6e3O2=CO22H2O。电路中通过的电量为=0.2 mol，则生成标准状况下氢气的体积为2.24 L。答案(1)0.087 5 mol(Lmin)1(2)23.4 kJmol1 (3)(4)相对于N点而言，采用M点，温度在500600 K之间，温度较高，反应速率较快，CO的平衡转化率也较高，压强为常压，对设备要求不高(5)CH3OH6e3O2=CO22H2O2.244工业上制取硝酸铵的流程图如图1，请回答下列问题：图1(1)在上述工业制硝酸的生产中，设备M的名称是_，其中发生反应的化学方程式为_。(2)此生产过程中，N2与H2合成NH3所用的催化剂是_。科学研究证实了氢气与
15、氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如图2：图2分别表示N2、H2、NH3。图表示生成的NH3离开催化剂表面，图和图的含义分别是_、_。(3)在合成氨的设备(合成塔)中，设置热交换器的目的是_；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是_。(4)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：碱液吸收法：NONO22NaOH=2NaNO2H2ONH3还原法：8NH36NO27N212H2O(NO也有类似的反应)以上两种方法中，符合绿色化学的是_。(5)某化肥厂用NH3制备NH4NO3。已知：由NH3制NO的产率是96%，NO制HNO3的产率是92%，则制HNO3所用去的NH3的
16、质量占总耗NH3质量(不考虑其他损耗)的_%。解析(1)氨气在氧化炉中被催化氧化，M设备的名称是氧化炉；氨气被氧化为NO和水，其反应的方程式为：4NH35O24NO6H2O；(2)N2与H2合成NH3所用的催化剂是铁砂网；图中两种双原子分子被吸附在催化剂表面，即N2、H2被吸附在催化剂表面；中分子中的化学键断裂生成原子，即在催化剂表面N2、H2中的化学键断裂生成N原子和H原子；(3)合成氨的反应属于放热反应，反应过程中会放出大量的热，用热交换器可以充分利用余热，节约能源；在吸收塔中二氧化氮与水反应生成硝酸和NO，通入空气，NO能被空气中的氧气氧化为二氧化氮，二氧化氮再与水反应生成硝酸，这样使N
17、O循环利用，全部转化为硝酸；(4)碱液吸收法：NONO22NaOH=2NaNO2H2O，NH3还原法：8NH36NO27N212H2O，分析可知碱液吸收法消耗大量的氢氧化钠且生成的亚硝酸盐有毒，NH3还原法产物无污染，得到合成氨的原料气，故符合绿色化学的是氨气还原法；(5)由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，根据氮原子守恒可知，NH3NOHNO3，则1 mol氨气可得到硝酸1 mol96%92%=0.883 2 mol，由HNO3NH3=NH4NO3，则该反应消耗的氨气的物质的量为0.883 2 mol，氨气的质量之比等于物质的量之比，则制HNO3所用去的NH3的质量占
18、总耗NH3质量的百分数为100%=53%；即制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量的53%。答案(1)氧化炉4NH35O24NO6H2O(2)铁砂网N2、H2被吸附在催化剂表面在催化剂表面N2、H2中的化学键断裂(3)利用余热，节约能源使NO循环利用，全部转化为硝酸(4)氨气还原法(5)535金属钛(Ti)被誉为21世纪金属，其单质和化合物具有广泛的应用价值。请回答下列问题：(1)Ti的基态原子价电子排布式为_。(2)纳米TiO2常用作下述反应的催化剂。化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子有_个，化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为_。(3)含Ti
19、3的配合物的化学式为TiCl(H2O)5Cl2H2O，其配离子中含有的化学键类型是_，1 mol该配合物中含有的键数目是_。(4)通过X射线探知KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似，且知三种离子晶体的晶格能数据如表：离子晶体NaClKClCaO晶格能/kJmol17867153 401KCl、MgO、CaO、TiN四种离子晶体熔点由高到低的顺序为_。(5)某种氮化钛晶体的晶胞如图所示，该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有_个、Ti原子的配位数为_；此配位原子构成的空间构型为_；该晶胞中N、Ti原子之间的最近距离为a nm，则该氮化钛晶体的密度为_gcm3(NA为阿伏
20、加德罗常数的值，只列计算式)。解析(1)Ti为22号元素，原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2，外围电子排布式为3d24s2；(2)化合物甲的分子中采取sp2杂化的碳原子为苯环上的六个、羰基中的一个，共7个；采取sp3杂化的原子价层电子对数是4，乙中采取sp3杂化的原子有C、N、O，同一周期元素中，元素电负性随着原子序数依次增加电负性逐渐增大，所以它们的电负性关系为：ONC；(3)配离子中含有共价键、配位键，TiCl(H2O)5Cl2H2O中含有6个配位键，也属于键，水分子中含有2个键，故1 mol TiCl(H2O)5Cl2H2O中含有18 mol 键，即键数目为18
21、NA；(4)离子晶体的离子半径越小，带电荷数越多，晶格能越大，则晶体的熔沸点越高，电荷起主导作用，则熔点TiNMgOCaOKCl；(5)以晶胞顶点N原子研究，与之距离相等且最近的N原子处于面心位置，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，故与之距离相等且最近的N原子为=12，以体心的Ti原子研究，其周围有6个N原子，配位数为6，此6个N原子形成正八面体；根据均摊法，可知该晶胞中N原子个数为：68=4，该晶胞中Ti原子个数为：112=4，晶胞的质量m=4g，而晶胞的体积V=(2a107)3cm3，所以晶体的密度=4g(2a107)3cm3=gcm3。答案(1)3d24s2(2)7 ONC(
22、3)共价键、配位键18NA(4)TiNMgOCaOKCl(5)126正八面体6化合物E、I是制备香料的重要物质。已知：核磁共振氢谱显示，A中只有一种氢，G中有个数比为l223的四种氢，且G遇FeCl3溶液显紫色；RCH=CH2RCH2CH2OH通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定，易脱水形成羰基。回答下列问题：(1)AB的反应类型为_，B在一定条件下生成高聚物的结构简式为_。(2)B分子中的碳原子是否在同一平面上_(填“是”或“否”)。(3)D所含的官能团的名称是_，用系统命名法命名E：_。(4)分子式为C8H10O且与C互为同系物的同分异构体有_种，写出其中一种的结构简式_。(5)写出由H
23、I的第一步反应的化学方程式_。(6)利用上述合成路线中的信息，设计一个以甲苯为原料制备苯甲酸的合成路线_。解析A的分子式为C4H9Cl，A的核磁共振氢谱只有一种氢，则A为(CH3)3CCl，A在氢氧化钠醇溶液、加热条件下发生消去反应生成B为CH2=C(CH3)2，B发生信息2中的反应生成C为(CH3)2CHCH2OH，C发生催化氧化生成D为(CH3)2CHCHO，D再与氢氧化铜反应、酸化得到E为(CH3)2CHCOOH。G的分子式为C7H8O，G中有个数比为1223的四种氢，且G遇 FeCl3溶液显紫色，则G为，与氯气在光照条件下发生取代反应生成H为，H在氢氧化钠水溶液发生水解反应，酸化得到I
24、，由于同一个碳原子上连有两个羟基不稳定，易脱水形成羰基，故I为。(1)AB的反应类型为消去反应，B在一定条件下生成高聚物的结构简式为；(2)B为CH2=C(CH3)2，B分子中的碳原子处于同一平面内；(3)D为(CH3)2CHCHO，所含的官能团的名称是醛基，E为(CH3)2CHCOOH，用系统命名法命名：2甲基丙酸；(4)G为，分子式为C8H10O且与G互为同系物的同分异构体，即有酚羟基的同分异构体，苯环上连有OH、CH2CH3，有邻、间、对三种，或OH、CH3、CH3,2个甲基处于邻位，OH有2种位置，2个甲基处于间位，OH有4种位置，2个甲基处于对位，OH有1种位置，所以共有9种，其中一种的结构简式为等；(5)由HI的第一步反应的化学方程式：3NaOH2NaCl2H2O；(6)以甲苯为原料制备苯甲酸的合成路线：。答案(1)消去反应(2)是(3)醛基2甲基丙酸(4)9(5) 3NaOH2NaCl2H2O(6)
