Question

请从给出的3道化学题中任选一题做答

1.［化学——选修化学与技术］

请回答氯碱工业中的如下问题：

(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k__________(要求计算表达式和结果)；

(2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na₂CO₃、②HCl(盐酸)、③BaCl₂，这3种试剂添加的合理顺序是_________(填序号)；

(3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

①图中X、Y分别是_________、_________(填化学式)，分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小_________；

②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应

正极：_________；负极：_________；

③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)

___________________________、___________________________。

2.［化学——选修物质结构与性质］

已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X₂Y₃，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：

(1)X元素原子基态时的电子排布式为_________，该元素的符号为_________；

(2)Y元素原子的价层电子的轨道表示式为_________，该元素的名称是_________；

(3)X与Z可形成化合物XZ₃，该化合物的空间构型为________________________；

(4)已知化合物X₂Y₃在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ₃，产物还有ZnSO₄和H₂O，该反应的化学方程式是____________________________________；

(5)比较X的氢化物与同族第二、三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由____________________________________。

3.［化学——选修有机化学基础］

A～J均为有机化合物，它们之间的转化如下图所示：

 
实验表明：

①D既能发生银镜反应，又能与金属钠反应放出氢气；

②核磁共振氢谱表明F分子中有三种氢，且其峰面积之比为1∶1∶1；

③G能使溴的四氯化碳溶液褪色；

④1 mol J与足量金属钠反应可放出22.4 L氢气(标准状况)。

请根据以上信息回答下列问题：

(1)A的结构简式为_________(不考虑立体异构)，由A生成B的反应类型是_________反应；

(2)D的结构简式为___________________________；

(3)由E生成F的化学方程式为____________，E中的官能团有____________(填名称)，与E具有相同官能团的E的同分异构体还有____________(写出结构简式，不考虑立体异构)；

(4)G的结构简式为____________________________________；

(5)由I生成J的化学方程式为________________________。

Answer 1

1(1)或0.89

(2)③①②

(3)①Cl₂ H₂ a%小于b%

②O₂+H₂O+2e^-====2OH^-  H₂+2OH^--2e^-====2H₂O

③燃料电池可以补充电解池消耗的电能 提高产出碱液的浓度，降低能耗(其他合理答案也给分)

解析：本题考查氯碱工业生产原理、除杂及电化学原理。

(1)电解食盐水的化学方程式为：

2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

k=71∶80

(2)除杂时，加入的Na₂CO₃、盐酸、BaCl₂溶液均过量，后加试剂应能将前面引入的杂质除去，所以添加试剂的合理顺序为③①②。

(3)①由装置图可知，燃料电池左边为负极，Y为H₂，燃料电池右边为正极，Na⁺通过离子膜进入正极区，O₂在正极得电子生成OH^-，所以正极区NaOH浓度增大，a%＜b%。

2(1)1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³ As

(2)或   氧

(3)三角锥

(4)As₂O₃+6Zn+6H₂SO₄====2AsH₃↑+6ZnSO₄+3H₂O

(5)稳定性：NH₃＞PH₃＞AsH₃，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定

沸点：NH₃＞AsH₃＞PH₃，NH₃可以形成分子间氢键，沸点最高；AsH₃相对分子质量比PH₃大，分子间作用力大，因而AsH₃的沸点比PH₃高

解析：本题考查核外电子轨道排布、分子结构、元素周期律、氢键及氧化还原反应方程式的书写。X原子的4p轨道上有3个电子，可知X为As，原子序数为33，Y原子的2p轨道有2个未成对电子，则Y为1s²2s²2p²(碳元素)或1s²2s²2p⁴(氧元素)，若Y为碳元素，碳元素原子序数为6，则Z元素原子序数为3，是锂元素，锂元素不能形成负一价离子，所以Y为氧元素，原子序数为8，Z为氢元素，氢元素可形成负一价离子，AsH₃与NH₃的空间构型相似，为三角锥形；As₂O₃与Zn、H₂SO₄反应生成ZnSO₄、H₂O和AsH₃，由电子守恒或原子守恒均可配平反应的化学方程式。

3(1) 取代(或水解)

(2)HO—CH₂CH₂CH₂CHO

(3)HOCH₂CH₂CH₂COOH 羟基、羧基

(5)

解析：本题考查有机化合物的化学性质、同分异构体的书写，以及对逆推方法的熟练运用。

CH₂==CHCH==CH₂与Br₂的加成反应有1,2加成和1,4加成两种产物，由F分子中有三种氢，其峰面之比为1∶1∶1，可知A为1,4加成产物，进一步可确定B、C、D、E、F的结构简式。书写E的同分异构体时，要遵循一定的思路和步骤，以防写重和写漏。由反应条件可知H、I的结构简式分别是和，并由此确定J的结构。