【题目】硼及其化合物在工业、医药、农业等部门有许多用途。某工厂以铁硼精矿(主要成分为B2O3·2MgO,还有SiO2、CaO、FeO等杂质)制取制硼酸、金属镁的工艺流程图为:
已知:硼酸在不同温度下的溶解度:
温度(℃) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
溶解度(g/100g水) | 3 | 3 | 5 | 7 | 9 | 11 | 15 | 18 | 23 | 29 |
回答下列问题:
(1)使用盐酸酸浸,过程中主要反应的化学方程式为_________,为提高浸出速率,可采取的措施有_________(写出两条)。
(2)酸浸时,温度与硼浸出率的关系如图所示,则合适的酸浸温度为_________。
(3)浸出液“氧化”的是将溶液中的Fe2+用_______试剂氧化为Fe3+,反应的离子方程式为_________。
(4)从滤液中获得H3BO3晶体的“操作I”具体操作是_________。
(5)向滤液中加入有机萃取剂萃取分液,此时硼酸处于_________层中(填“有机”或“无机”)。实验室模拟萃取操作使用的玻璃仪器除烧杯外,另一主要玻璃仪器是_________。
(6)某工厂用 m1 kg的铁硼精矿制备硼酸,得到纯度为99.8%的硼酸m2 kg,则铁硼精矿中硼的质量分数是__________(列式表达)。
【答案】B2O3·2MgO+4HCl+H2O=2H3BO3+2MgCl2 适当增加盐酸浓度、提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径、充分搅拌等 90~95℃ H2O2(或Cl2) 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O(或2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-) 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 有机 分液漏斗 ×100%
【解析】
盐酸与铁硼精矿的主要成分B2O3·2MgO发生反应产生H3BO3、MgCl2,杂质CaO、FeO也会发生反应产生CaCl2、FeCl2,过滤除去SiO2,然后向反应后的溶液中加入H2O2或通入Cl2,发生氧化还原反应,FeCl2变为FeCl3,然后调节溶液pH使Fe3+反应转化为Fe(OH)3沉淀,过滤除去,结合硼酸的溶解度与温度的关系,将硼酸晶体从溶液中分离出来;分离后的母液中加入有机物萃取,得到的水层中含有Mg2+,说明硼酸在有机层中,然后利用B元素守恒计算铁硼精矿中硼的质量分数。
(1)使用盐酸酸浸过程中主要反应为铁硼精矿的主要成分B2O3·2MgO与盐酸发生反应产生H3BO3、MgCl2,反应的化学方程式为B2O3·2MgO+4HCl+H2O=2H3BO3+2MgCl2;铁硼精矿是固体物质,为提高浸出速率,可采取的措施可以将铁硼精矿粉碎,也可以提高反应温度、使用较大浓度的盐酸、反应过程中搅拌等;
(2)由酸浸时,温度与硼浸出率的关系图示可知,在90~95℃时硼酸浸出率最高,所以合适的酸浸温度为90~95℃;
(3)浸出液“氧化”的是溶液中的Fe2+,在氧化过程中不能引入新的杂质,可以使用H2O2,也可以使用Cl2水,反应方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O(或2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-);
(4)由硼酸的溶解度与温度的关系可知:温度升高,硼酸的溶解度增大,所以从滤液中获得H3BO3晶体的“操作I”具体操作是将高温下的溶液蒸发浓缩、然后冷却结晶、再进行过滤可得;
(5)分离出硼酸晶体后的滤液中仍然含有一定量的硼酸,向该溶液加入有机萃取剂萃取分液,由于得到的水层中含有可溶的MgCl2,说明硼酸在有机物中,硼酸容易溶解在该有机萃取层中;实验室模拟萃取操作使用的玻璃仪器除烧杯外,另一主要玻璃仪器是分液漏斗;
(6)纯度为99.8%的硼酸m2kg中含有B元素的质量为m(B)=kg,由于产生该硼酸需消耗m1kg的铁硼精矿, 所以铁硼精矿中硼的质量分数
×100%=
×100%。
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【题目】氢气是重要的化工原料。
(1)利用H2S制备H2.已如:在较低温度下发生下列反应:
①H2S(g)+H2SO4(aq)═S(s)+SO2(g)+2H2O(1) △H1=+61kJmol-1
②SO2(g)+I2(s)+2H2O(1)═2HI(aq)+H2SO4(aq) △H2=-151kJmol-1
③2HI(aq)H2(g)+I2(s) △H3=+110kJmol-1
④H2S(g) H2(g)+S(s) △H4=__kJmol-1。
(2)乙烯是合成食品外包装材料一聚乙烯的单体。工业上利用H2和CO2可以制备乙烯,2CO2(g)+6H2(l)C2H4(g)+4H2O(g) △H
①在2L恒容密闭容器中投入4molCO2和amolH2,在某催化剂作用下发生上述反应,CO2的转化率与温度关系如图1所示。
由图1判断,T2__T1(填“>”、“<”或“=”);T2K下,0~10min内H2的平均反应速率v(H2)=__molL-1min-1。
②测得单位时间内C2H4产率与温度、投料比关系如图2所示。
若X为温度,当温度高于X0时,单位时间内乙烯产率降低的原因可能是__。
若X为投料比,当大于X0时,乙烯产率降低的原因可能是__。
③在某温度下达到平衡后,在t0时只改变一个外界条件,反应速率(v)与时间(t)的关系如图3所示。改变的条件可能是___(填字母)。
A.增大反应物浓度
B.增大压强
C.升高温度
D.加入高效催化剂
(3)科学家已研究出生物酶,利用原电池原理在常温和生物酶作用下N2和H2合成NH3,即H2在负极上发生氧化反应,H+通过质子交换膜迁移到正极区,正极上合成NH3。正极的电极反应式为__。
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【题目】药物中间体Q、医用材料PVA的合成路线如下。
已知:
(1)A的分子式是C6H6,A→B的反应类型是_______。
(2)B→C是硝化反应,试剂a是_______。
(3)C→D为取代反应,其化学方程式是_______。
(4)F含有的官能团是________。
(5)F的含有碳碳双键和酯基的同分异构体有_____种(含顺反异构体,不含F),其中核磁共振氢谱有3组吸收峰,且能发生银镜反应的结构简式是___.
(6)G→X的化学方程式是________。
(7)W能发生聚合反应,形成的高分子结构简式是________。
(8)将下列E+W→Q的流程图补充完整(在虚线框内写出物质的结构简式):_________
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【题目】K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2O72﹣(橙色)+H2O2CrO42﹣(黄色)+2H+.已知Cr2O72﹣有强氧化性,而CrO42﹣则几乎没有氧化性,Cr3+呈绿色。向K2Cr2O7溶液中加入以下物质,关于溶液颜色变化的说法不正确的是( )
A.加70%的硫酸,溶液变橙色
B.加30%NaOH溶液,溶液变黄色
C.加70%的硫酸后再加C2H5OH,溶液可变成绿色
D.加30%NaOH溶液后,溶液变黄色,加C2H5OH无变化,再加过量硫酸,溶液仍无明显变化
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【题目】碳和硫是高中化学学习的两种重要非金属元素
(1)下列C原子的电子排布式表达的状态中能量最高的是_____。
A 1s22s22p2 B.1s22s22px12py1 C.1s22s22px12pz1 D.1s22s12px12py12pz1
(2)硫有一种结构为的分子(灰球代表硫原子)。其中硫原子杂化方式为_____。
(3)Fe(CO)5可用作催化剂、汽油抗爆剂等,其分子中σ键和π键的数目之比为_____。
(4)已知CS2晶体结构类似于干冰。CS2晶体中与每个CS2分子距离最近且等距的CS2分予有_____个。推测CS2晶体密度与冰的晶体密度较大的为_____。可能的原因是_____。又知CS2晶体中晶胞参数是apm,NA表示阿佛加德罗常数的值,晶体密度为_____g/cm3(用含a、NA等符号的表达式表示)。
(5)Na2S是高子晶体,其晶格能可通过图的Born﹣Haber循环计算得到。
由此可知,Na原子的第一电离能为_____kJ/mol,Na2S的晶格能为_____kJ/mol。(用图中给出的符号作答)
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【题目】下列表达方式或说法正确的是( )
A. 基态到激发态产生的光谱是发射光谱
B. 氯化铵的电子式:
C. NH3、H2O、CO2、HCl 四分子中孤电子对最多的是 CO2
D. 硫离子的核外电子排布式 1s22s22p63s23p4
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【题目】某抗癌药物的结构简式如图所示,其中W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,W、Y同主族,Y、Z的最外层电子数之和是X的最外层电子数的2倍。下列叙述正确的是
A.元素的非金属性:W>Z>X
B.Y的最高价氧化物的水化物是强酸
C.W的最简单氢化物与Z的单质混合后可产生白烟
D.Y、Z形成的化合物中,每个原子均满足8电子结构
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【题目】四碘化锡是一种橙红色结晶,熔点为144.5℃,沸点为364℃,不溶于冷水,溶于醇、苯、氯仿等,遇水易水解,常用作分析试剂和有机合成试剂。实验室制备四碘化锡的主要步骤如下:
步骤1:在干燥的圆底烧瓶中加入少量碎锡箔和稍过量的I2,再加入30mL冰醋酸和30mL醋酸酐[(CH3CO)2O]。实验装置如图所示,组装好后用煤气灯加热至沸腾约1-1.5h,至反应完成;
步骤2:冷却结晶,过滤得到四碘化锡粗品;
步骤3:粗品中加入30mL氯仿,水浴加热回流溶解后,趁热过滤;
步骤4:将滤液倒入蒸发皿中,置于通风橱内,待氯仿全部挥发后得到四碘化锡晶体。
回答下列问题:
(1)图中仪器a的名称为__________;冷却水从接口__________(填“b”或“c”)进入。
(2)仪器a上连接装有无水CaCl2的干燥管的目的是__________;锡箔需剪碎的目的是__________;加入醋酸酐的目的是__________。
(3)烧瓶中发生反应的化学方程式为__________;单质碘需过量的主要目的是__________。
(4)反应已到终点的现象是__________。
(5)步骤3和步骤4的目的是__________。
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【题目】实验室用如图装置制取乙酸乙酯。
(1)加热前,大试管中加入几粒碎瓷片的作用是___,导气管不能插入饱和Na2CO3溶液中是为了___。
(2)饱和Na2CO3溶液的作用是___、___、___。
(3)实验室生成的乙酸乙酯,其密度比水___(填“大”或“小”),有___气味。
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