在含有硫酸鈰(III)催化劑和Br-的溶液中,用BrO3-氧化丙二酸,可以看到溶液由無色變黃,一會兒又變?yōu)闊o色,如此振蕩。反應(yīng)機(jī)理為:
第一階段:當(dāng)溶液中Br-濃度較高時(shí),Br-與BrO3-在酸性條件下生成Br2,后者立即與丙二酸發(fā)生一取代反應(yīng)。
第二階段:當(dāng)Br-濃度較小時(shí),反應(yīng)切換到此階段,即BrO3-氧化Ce3+到Ce4+,本身被還原為HOBr。
第三階段:Br-再生,并把丙二酸徹底氧化。
分別寫出三個(gè)階段的總反應(yīng)式:
第一階段:BrO3-+2Br-+3H++3CH2(COOH)2===3BrCH(COOH)2+3H2O(3分)
第二階段:BrO3-+4Ce3++5H+===HOBr+4Ce4++2H2O(3分)
第三階段:HOBr+4Ce4++BrCH(COOH)2===2Br-+4Ce3++3CO2(g)+6H+(3分)
反應(yīng)究竟在哪個(gè)階段,是由Br-的濃度(2分,不點(diǎn)出濃度扣1分)決定的。
使溶液呈現(xiàn)黃色的物質(zhì)是:Ce4+(1分)
第二題 (9分)某無色溶液其中可能存在Na+、Ba2+、AlO2-、S2-、SO32-、SO42-。取該溶液進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示:(暫缺)
請回答:
1、沉淀甲的化學(xué)式為S(2分)。
2、由溶液甲生成沉淀乙的離子方程式為Al3++3HCO3-==Al(OH)3(s)+3CO2(g)(2分)。
3、沉淀丙中一定含有BaCO3(1分)可能含有BaSO4(1分)。
4、綜合上述信息,該溶液中肯定存在的離子有: Na+、AlO2-、S2-、SO32- (Na+2分,其它離子一個(gè)1分,因溶液中不可能只有陰離子,漏寫扣對應(yīng)分?jǐn)?shù),但多寫一個(gè)給0分)。(3分)
第三題、(9分)1964年Eaton和Cole報(bào)道了一種稱為立方烷的化合物,它的分子式為C8H8,核磁共振譜表明其中的碳原子和氫原子的化學(xué)環(huán)境均無差別。若用四個(gè)重氫(氘)原子取代氫原子而保持碳架不變,則得到的四氘立方烷C8H4D4有異構(gòu)體。
1)用簡圖畫C8H4D4的所有立體異構(gòu)體,并用編號法表明是如何得出這些異構(gòu)體的。給出異構(gòu)體的總數(shù)。(每個(gè)1分)
C8H4D4有7個(gè)異構(gòu)體。(暫缺)
2)用五個(gè)氘原子取代立方烷分子里的氫原子得到五氘立方烷C8H3D5,其異構(gòu)體有多少個(gè)?(2分)
C8H3D5有3個(gè)異構(gòu)體,(其中有2對映異構(gòu)體)。
第四題(15分)
聚合硫酸鐵(PFS)是一種新型高效的無機(jī)高分子絮沉劑,廣泛用于水的處理,通常用鐵的氧化物來制備它。其制備過程如下:(暫缺)
試回答下列問題:
4-1、 Ⅱ取樣分析的溶液中Fe2+、Fe3+的含量,其目的是確定下一步所加還原劑和氧化劑的所需量。(2分)
Ⅲ中所加的還原劑是 Fe 。(1分)
4-2、 Ⅳ中氧化劑通?捎肗aClO3,其反應(yīng)方程式
為6FeSO4 + NaClO3 + 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + NaCl + 3H2O(2分)
或用稀硝酸,其反應(yīng)方程式為6FeSO4 + 2HNO3+ 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O(2分)(正確的離子方程式也可以)
4-3、 Ⅴ所得的產(chǎn)品中Fe3+和SO42- 的物質(zhì)的量之比不是2:3,為測定Fe3+和SO42-的物質(zhì)的量之比,所需要加入的試劑是 NaOH 和 BaCl2。(2分)
需要測定Fe2O3(2分)和BaSO4(2分)的質(zhì)量(填化學(xué)式),測定過程中基本操作(按順序,填字母)是 B、E、D 。(2分)
A、萃取、分液 B、過濾、洗滌 C、蒸發(fā)、結(jié)晶D、冷卻、稱量 E、烘干或灼燒
第五題(9分)2004年是俄國化學(xué)家馬科尼可夫(V. V. Markovnikov,1838-1904)逝世100周年。馬科尼可夫因提出C=C雙鍵的加成規(guī)則(Markovnikov Rule)而著稱于世。本題就涉及該規(guī)則。給出下列有機(jī)反應(yīng)序列中的A、B、C、D、E、F和G的結(jié)構(gòu)簡式,并給出D和G的系統(tǒng)命名。(共9分)
答案: (每式1分,每個(gè)命名1分,共9分)。(暫缺)
D 2-溴-2-甲基丙酸 G 2,2-二甲基丙二酸二乙酯
第六題(14分)(10分)將nmol木炭粉和1mol氧化亞鐵在反應(yīng)器中混合,隔絕空氣加強(qiáng)熱。
⑴可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有
① Fe+C=Fe+CO↑ ② 2FeO+C=2Fe+CO2↑ ③FeO+CO=Fe+CO2↑
和 ④ C+CO2 = 2CO (1分)
⑵若n<1/4,反應(yīng)后,反應(yīng)器中的固體物質(zhì)是FeO和Fe(1分) ,氣體產(chǎn)物是CO 2分)
⑶若n<4,充分反應(yīng)后,反應(yīng)器中的固體物質(zhì)是C和Fe(2分),氣體產(chǎn)物是CO(2分)。
⑷若反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是混合物,n的取值范圍是。
1/2<n<1 (3分)
⑸若反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是混合物,且混合物中CO和CO2的物質(zhì)的量相等,則n的值為2/3 (3分)。
第七題(10分)(9分)現(xiàn)有等物質(zhì)的量的NaHCO3和KHCO3的混合物ag與100mL鹽酸反應(yīng)。題中涉及的氣體體積以標(biāo)準(zhǔn)狀況計(jì),填空時(shí)可以用帶字母的分式表示。
(1)該混合物中NaHCO3和KHCO3的質(zhì)量比為 84∶100(1分) 。
(2)如碳酸氫鹽與鹽酸恰好完全反應(yīng),則鹽酸的濃度為 5a/46(2分) mol·L-1
(3)如鹽酸過量,生成CO2體積為 22.4a/92或5.6a/23(2分) L。
(4)如果反應(yīng)后碳酸氫鹽有剩余,鹽酸不足量,要計(jì)算生成CO2的體積,還需知道鹽酸的物質(zhì)的量濃度(2分)
(5)若NaHCO3和KHCO3不是以等物質(zhì)的量混合,則ag固體混合物與足量的鹽酸完全反應(yīng)時(shí)生成CO2的體積(V)范圍是 22.4a/100 < V < 22.4a/84(3分)
第八題(10分)1mol丁烷(氣)與不足量的氧氣共貯于一固定容器中,壓強(qiáng)為p,點(diǎn)火燃燒后,回到室溫,得到水若干(其體積可不計(jì))和CO2和CO兩種氣體,總壓強(qiáng)降為0.557p,試求:
(1)生成的水的質(zhì)量;(2分)
(2)反應(yīng)前氧氣的物質(zhì)的量;(3分)
(3)反應(yīng)后氣體中CO2和CO的物質(zhì)的量;( 5分)
(1)根據(jù)C4H10→5H2O,可知1mol C4H10生成5mol水,即90g。
(2)反應(yīng)后和反應(yīng)前的壓強(qiáng)之比即為氣體的物質(zhì)的量之比,設(shè)反應(yīng)消耗氧氣的物質(zhì)的量為y,則 P前/P后 = 4/(1+y) = 0.557,y=6.18mol。
(3)燃耗后氣體物質(zhì)的量減少:1+6.18-4=3.18mol,設(shè)生成CO2的丁烷為amol,生成CO的丁烷為(1-a)mol,則有:
C4H10+6.5O2→4CO2+5H2O Δn
1 6.5 4 3.5
a 3.5a
C4H10+4.5O2→4CO+5H2O Δn
1 4.5 4 1.5
1-a 1.5(1-a)
由題意:3.5a +1.5(1-a)=3.18 解得:a=0.84mol
即丁烷有84%轉(zhuǎn)化為CO2,16%轉(zhuǎn)化為CO,它們的物質(zhì)的量分別為:n(CO2)=4×84%=3.36mol,n(CO)=4×16%=0.64mol。
(評卷時(shí)考慮有效數(shù)字)
第九題(12分)現(xiàn)有AlCl3和FeCl3混合溶液,其中Al3+和Fe3+的物質(zhì)的量之和為0.1摩,在此溶液中加入90毫升4摩/升的NaOH溶液,使其充分反應(yīng).設(shè)Al3+物質(zhì)的量與總物質(zhì)的量的比值為x.
(1)根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算x=0.4時(shí),溶液中產(chǎn)生的沉淀是什么?物質(zhì)的量有多少? (3分)
按反應(yīng) Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓
0.1-0.4×0.1 3×0.06
=0.06摩 =0.18摩 0.06摩
Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O
0.4×0.1 4×0.04
n(OH-)過量(可計(jì)算)
∴有0.06摩Fe(OH)3沉淀
(2)計(jì)算沉淀中只有Fe(OH)3的x取值范圍. (4分)
請?jiān)谙聢D中畫出沉淀總量(摩)隨x(0→1)變化的曲線。(暫缺)
x的最大取值為 0.1(1-x)×3+0.4x=0.09×4,x=0.6
∴在0≤x≤0.6時(shí),沉淀只有Fe(OH)3
x=0時(shí),Fe(OH)3沉淀量為0.1摩,
x=0.4時(shí),Fe(OH)3沉淀量為0.06摩,
x=0.6時(shí),Fe(OH)3沉淀量為0.04摩,
在0.6≤x≤1內(nèi),總沉淀量:
n總=0.1(1-x)+0.1x=0.04摩
(3)若Al3+和Fe3+物質(zhì)的量之和為A摩(A為合理數(shù)值),其他條件不變時(shí),求沉淀中同時(shí)有Fe(OH)3、Al(OH)3的x取值范圍和各沉淀的物質(zhì)的量(用含有A、x的式子表示). (5分)
( 0.36/A -3) < X <= 1
Fe(OH)3 A(1-X)
Al(OH)3 A(3+X) -0.6