1、非选择题规范练五非选择题规范练五 26LiFePO4可作为新型锂离子电池的正极材料。以钛铁矿(主要成分为 FeTiO3、Fe2O3及少 量 CuO、SiO2杂质)为主要原料生产 TiOSO4，同时得到的绿矾(FeSO4 7H2O)与磷酸和 LiOH 反应可制备 LiFePO4, LiFePO4的制备流程如下图所示： 请回答下列问题： (1)酸溶时 FeTiO3与硫酸反应的化学方程式可表示为_。 (2)加铁屑还原的目的是_，过滤前需要检验还原是否完全，其实验操 作可描述为_。 (3)“反应”需要按照一定的顺序加入 FeSO4溶液、磷酸和 LiOH，其加入顺序应为 _，其理由是_。 (4)滤渣中的
2、铜提纯后可用于制取 Cu2O，Cu2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的 制取 Cu2O 的电解池示意图如下，电解总反应：2CuH2O= 电解 Cu2OH2。则该装置中铜 电 极 应 连 接 直 流 电 源 的 _ 极 ， 石 墨 电 极 的 电 极 反 应 式 为 _，当有 0.1 mol Cu2O 生成时电路中转移_mol 电子。 答案 (1)FeTiO32H2SO4=FeSO4TiOSO42H2O (2)把铁离子还原为亚铁离子，置换出铜 取少量反应液于试管中，加入几滴硫氰化钾溶 液，如果溶液变红色，说明还原没有完全，如果溶液不变红色，说明还原已经完全 (3)磷酸、 硫酸亚铁溶液、
3、LiOH 先加磷酸，在酸性环境可以抑制亚铁离子的水解、氧化，又避免生成 氢氧化铁沉淀 (4)正 2H2O2e =H 22OH 0.2 解析 (4)根据电解总反应：2CuH2O= 电解 Cu2OH2可知，Cu 发生氧化反应，作阳极， 应与电源的正极相连；石墨电极为电解池的阴极，发生还原反应，电极反应式为 2H2O2e =H22OH ；根据该反应可知 2eCu 2O，所以当有 0.1 mol Cu2O 生成时电路中转移 0.2 mol 电子。 27实验室制备苯甲酸乙酯的反应装置示意图和有关数据如下： 相对分子质量 密度/ g cm 3 沸点/ 水中溶解性 苯甲酸 122 1.266 249 微溶
4、乙醇 46 0.789 78.3 溶 苯甲酸乙酯 150 1.045 213 难溶 环己烷 84 0.779 80.8 难溶 环己烷、乙醇和水可形成共沸物，其混合物沸点为 62.1 。 合成反应：向圆底烧瓶中加入 6.1 g 苯甲酸、20 mL 无水乙醇、25 mL 环己烷和 2 片碎瓷片， 搅拌后再加入 2 mL 浓硫酸。按图组装好仪器后，水浴加热回流 1.5 h。 分离提纯：继续水浴加热蒸出多余乙醇和环己烷，经分水器放出。剩余物质倒入盛有 60 mL 冷水的烧杯中，依次用碳酸钠、无水氯化钙处理后，再蒸馏纯化，收集 210213 的馏分， 得产品 5.0 g。 回答下列问题： (1)仪器 A
5、 的名称为_，冷却水应从_(填“a”或“b”)口流出。 (2)加入环己烷的目的是_。 (3)合成反应中，分水器中会出现分层现象，且下层液体逐渐增多，当下层液体高度超过距分 水器支管约 2 cm 时开启活塞放出少量下层液体。该操作的目的为_。 (4)实验中加入碳酸钠的目的是_；经碳酸钠处理 后，若粗产品与水分层不清，可采取的措施为_。 (5)在该实验中，圆底烧瓶的容积最适合的是_(填字母)。 A50 mL B100 mL C200 mL D300 mL (6)本实验的产率为_。 答案 (1)球形冷凝管 b (2)在较低温度下除去产物水，提高产率 (3)确保乙醇和环己烷及时返回反应体系而下层水不会
6、回流到体系中 (4)中和苯甲酸和硫酸 加氯化钠进行盐析 (5)B (6)66.7% 解析 (1)由仪器的结构特征，可知 A 为球形冷凝管；在本实验中冷凝管的作用为将气体冷凝 为液体，水的流向应逆流效果更好，所以冷凝水应从 b 口流出。 (2)根据已知信息“环己烷、乙醇和水可形成共沸物，其混合物沸点为 62.1 ”，所以环己烷 在合成反应中的作用为在较低温度下带出生成的水，促进酯化反应向右进行，提高产率。 (3)分水器中上层是油状物， 下层是水， 当油层液面高于支管口时， 油层会沿着支管流回烧瓶， 即达到了反应物冷凝回流，提高产率的目的。当下层液面高度超过距分水器支管约 2 cm 时， 应开启活
7、塞，放出水，避免水层升高流入烧瓶。 (4)合成反应结束，烧瓶中主要有苯甲酸乙酯(产物)、苯甲酸(未反应完)、硫酸(催化剂)、乙醇、 环己烷，水浴加热除去乙醇和环己烷，剩余的物质主要为苯甲酸乙酯、苯甲酸、硫酸。加入 碳酸钠可中和苯甲酸、硫酸，生成易溶于水的盐，溶液分层。经碳酸钠处理后，若粗产品与 水分层不清，可加入食盐，进一步降低酯的溶解，即为盐析。然后用分液漏斗分出有机层， 加入无水氯化钙吸收部分的水，再进行蒸馏，收集 210213 的馏分。 (5)加入圆底烧瓶中 6.1 g 苯甲酸，根据表格中的密度可估计苯甲酸约为 5 mL，所以圆底烧瓶 中溶液的体积约为(520252)mL52 mL，而烧
8、瓶所能盛放的溶液的体积不超过烧瓶的 2 3，所以选择 100 mL 的烧瓶，故选 B。 (6)m(乙醇) 0.789 g mL 120 mL15.78 g；m(苯甲酸)6.1 g；设理论产量为 x，则有： 122 g 46 g 150 g 6.1 g 15.78 g(过量) x 则有 122 g150 g6.1 gx，解得 x7.5 g。 产率实际产量 理论产量100% 5.0 g 7.5 g100%66.7%。 28.汽车尾气中含有 NO、CO 等有害物质，其中 NOx会引起光化学烟雾等环境问题。 NH3SCR 技术是去除 NOx最为有效的技术之一：在催化剂条件下，以 NH3或尿素将尾气中
9、NOx还原为 N2从而降低污染。 (1)汽车燃料中一般不含氮元素，汽缸中生成 NO 的原因_ (用化学方程式表示，该反应为为可逆反应)；汽车启动后，汽缸内温度越高，单位时间内 NO 排放量越大，试分析其原因_。 (2)NH3去除尾气中的 NOx，当 V(NO)V(NO2)11 时称为“快速 SCR 反应”，该反应 化学方程式为_； 合成 NH3所用原料气 H2，可用天然气为原料制得，有关反应能量变化如下所示。 CO(g)1 2O2(g)=CO2 (g) H1282.0 kJ mol 1 H2(g)1 2O2(g)=H2O (g) H2241.8 kJ mol 1 CH4(g)2O2(g)=CO
10、2(g)2H2O(g) H3836.3 kJ mol 1 则用 CH4(g)和 H2O(g)反应制得 H2(g)和 CO(g)的热化学方程式为_。 (3)通过 NOx传感器可监测 NOx的含量，其工作原理如图所示，则： Pt 电极上发生的是_反应(填“氧化”或“还原”)； NiO 电极上的电极反应式为_。 (4)研究发现，将煤炭在 O2/CO2的气氛下燃烧，能够降低燃煤时 NO 的排放，主要反应为： 2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)。 在一定温度下， 于 2 L 的恒容密闭容器中充入 0.1 mol NO 和 0.3 mol CO 发生该反应，测得不同时间容器内的压强(p)与起
11、始压强(p0)的比 值(p/p0)如下表。 时间/t 0 min 2 min 5 min 10 min 13 min 15 min 比值(p/p0) 1 0.97 0.925 0.90 0.90 0.90 05 min 内，该反应的平均反应速率 v(NO)_。 (5)将上述反应的 CO2与 NH3为原料合成尿素，能够实现节能减排：2NH3(g) CO2(g)=NH2CO2NH4(s)；NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)H2O(g) 对于上述反应在密闭容器中将过量 NH2CO2NH4固体于 300 K 下分解，平衡时 pH2O(g)为 a Pa，若反应温度不变，将体系的体积增加 50
12、%，至达新平衡的过程中 pH2O(g)的取值范围 是_(用含 a 的式子表示)。 答案 (1)N2O2 高温 2NO 温度升高，反应速率加快 (2)2NH3NONO2=2N23H2O CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g) H171.1 kJ mol 1 (3)还原 NO2e O2=NO 2 (4)0.006 mol L 1 min1 (5)2 3apH2Oa 解析 (1)氮气与氧气在高温下反应生成 NO，反应方程式为：N2O2 高温 2NO；温度升 高，反应速率加快，单位时间内 NO 排放量越大。 (2)由氧化还原反应的规律可知反应的方程式为： 2NH3NONO2=2N23H2O；
13、 CH4(g) 和 H2O(g)反应制得 H2(g)和 CO(g)的方程式为 CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)， 由盖斯定律 可得其反应的焓变 HH33H2H1171.1 kJ mol 1。 (3)由题知 Pt 电极上发生还原反应，电极反应式为 O24e =2O2，NiO 电极为原电池的负 极，发生氧化反应，电极反应式为 NO2e O2=NO 2。 (4)由表格数据可知，5 min 时，p p00.925，根据阿伏加德罗定律推论，同温和同体积时 p p0 n n0 0.925， 2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g) 初始/mol 0.1 0.3 0 0 变化/mol
14、 2x 2x x 2x 5 min/mol 0.12x 0.32x x 2x (0.4x) 0.400.925，解得 x0.03 v(NO)0.032 mol 2 L5 min 0.006 mol L 1 min1。 (5)将体系的体积增加 50%，则 pH2O(g)变为2a 3 Pa，且平衡正向移动，最终 H2O 的平衡浓度 与原平衡相同，在新平衡条件下 pH2O(g)又等于 a Pa，故2a 3 PapH2O(g)a Pa。 35已知铜的配合物 A 结构如图。请回答下列问题： (1)写出基态 Cu 的外围电子排布式：_。 (2)配体氨基乙酸根(H2NCH2COO )受热分解可产生 CO 2
15、和 N2，N2中 键和 键数目之比是 _；N2O 与 CO2互为等电子体，则 N2O 的电子式为_。 (3)在 Cu 催化下，甲醇可被氧化为甲醛，甲醛分子中 HCO 的键角_(填“大于”“等 于”或“小于”)120 ；甲醛能与水形成氢键，请在如图中表示出来。 (4)立方氮化硼如图 1 与金刚石结构相似，是超硬材料。立方氮化硼晶体内 BN 键数与硼原 子数之比为_。 (5)Cu 晶体的堆积方式如图所示，设 Cu 原子半径为 a，晶体中 Cu 原子的配位数为_， 晶体的空间利用率为_。(已知： 21.4) 答案 (1)3d104s1 (2)12 (3)大于 (4)41 (5)12 74.76% 解
16、析 (2)N2的结构式为 NN， 键和 键数目之比为 12；等电子体的结构相似，根据二 氧化碳电子式可以书写 N2O 的电子式为。 (3)甲醛中 C 是 sp2杂化，是平面三角形，C 原子在三角形内部，CH 与 CH 键夹角不是 120 ，由于有羰基氧的孤电子对的排斥，实际键角应该略小于 120 ，所以甲醛分子中 HCO 的键角大于 120 ；甲醛分子中的 O 原子和水分子中的 H 原子能形成氢键，其氢键表示为 。 (4)该晶胞中 N 原子在晶胞内部，个数是 4，每个 N 原子形成 4 个 BN 键，BN 键个数为 16；B 原子位于晶胞顶点和面心，个数81 86 1 24，则 BN 键与 B
17、 原子个数之比为 16441。 (5)Cu 晶体的堆积方式是面心立方最密堆积，所以配位数是 12；由图可知，立方体的面对角 线长是 4a， 所以立方体的棱长2 2a,1 个 Cu 的体积是4 3a 3， 晶胞中 Cu 原子的个数81 8 61 24，所以晶体的空间利用率为 44 3a 3 2 2a3 100%74.76%。 36石油裂解气用途广泛，可用于合成各种橡胶和医药中间体。利用石油裂解气合成 CR 橡 胶和医药中间体 K 的路线如图： 已知：.氯代烃 D 的相对分子质量是 113，氯的质量分数约为 62.8%，核磁共振氢谱峰面积 之比为 21； . (1)A 的顺式异构体的结构简式为_。
18、 D 的系统名称是_。 (2)反应的条件是_，依次写出和的反应类型：_、 _。 (3)写出 FG 过程中第一步反应的化学方程式：_。 (4)G 还能与其他醇类发生反应，写出 G 与乙二醇发生聚合反应的化学方程式：_。 (5)写出比 G 多 2 个碳原子的同系物的所有同分异构体的结构简式：_。 (6)已知双键上的氢原子很难发生取代反应。以 A 为起始原料，选用必要的无机试剂合成 B： _。 合成路线流程图示如：H2C=CH2 Br2的CCl4溶液 。 答案 (1) 1,3- 二氯丙烷 (2)NaOH 溶液，加热 加聚反应 取代反应 (3)OHCCH2CHO4Ag(NH3)2OH H4NOOCCH
19、2COONH42H2O4Ag6NH3 (4)nHOOCCH2COOH nHOCH2CH2OH 催化剂 HOCOCH2COOCH2CH2OH (2n 1)H2O (5)、 (6) 解析 根据流程图， 1,3- 丁二烯与溴发生1,4- 加成， 生成A， A为1,4- 二溴- 2- 丁烯()； 与氢气加成后生成 1,4- 二溴丁烷()；由氯代烃 D 的相对分子质量是 113，氯的质 量分数约为 62.8%，核磁共振氢谱峰面积之比为 21，可知 D 的分子式为 C3H6Cl2，依据流 程结构简式可知 D 的结构简式为；在氢氧化钠溶液中加热发生水解反应生成 ，则 E 为；在铜作催化剂作用下，与氧气加热发
20、生催化氧化反应生成 OHCCH2CHO，则 F 为 OHCCH2CHO；OHCCH2CHO 发生银镜反应后，酸化得到 HOOCCH2COOH，则 G 为 HOOCCH2COOH；HOOCCH2COOH 与乙醇在浓硫酸作用下加热 发生酯化反应生成 CH3CH2OOCCH2COOCH2CH3，则 H 为 CH3CH2OOCCH2COOCH2CH3， CH3CH2OOCCH2COOCH2CH3与发 生 信 息 反 应 生 成， 进一步反应生成 K()。 (2)反应为在氢氧化钠溶液中加热发生水解反应生成；反应为 2- 氯- 1,3 丁二 烯发生加聚反应生成 CR 橡胶， 反应为 CH3CH2OOCCH2COOCH2CH3与在乙醇 钠作用下发生取代反应生成。 (6)A 为，B 为；以 A 为起始原料，选用必要的无机试剂合成 B，由于已知 双键上的氢原子很难发生取代反应，首先将有机物 A 中的溴原子水解为羟基，再与氯化氢加 成生成，然后将羟基消去即可，故合成路线为：
