(12分)苯甲酸甲酯是一种重要的工业原料,某化学小组采用如下图装置,以苯甲酸、甲醇为原料制取苯甲酸甲酯。有关物质的物理性质见下表所示:
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| 苯甲酸 | 甲醇 | 苯甲酸甲酯 |
熔点/℃ | 122.4 | -97 | -12.3 |
沸点/℃ | 249 | 64.3 | 199.6 |
密度/g.cm-3 | 1.2659 | 0.792 | 1.0888 |
水溶性 | 微溶 | 互溶 | 不溶 |
Ⅰ.合成苯甲酸甲酯粗产品在圆底烧瓶中加入0.1mol苯甲酸和0.4mol 甲醇,再小心加入 3mL浓硫酸,混匀后,投入几粒沸石,小心加热使反应完全,得苯甲酸甲酯粗产品。
(1)甲装置的作用是: ;冷却水从 (填“a”或“b”)口进入。
(2)化学小组在实验中用过量的反应物甲醇,其理由是 。
Ⅱ.粗产品的精制
苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等,现拟用下列流程进行精制
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(1)试剂1可以是 (填编号),作用是 。
A.稀硫酸 B.碳酸钠溶液 C. 乙醇
(2)操作2中,收集产品时,控制的温度应在 ℃左右。
(3)实验制得的苯甲酸甲酯精品质量为10g,则苯甲酸的转化率为 (结果保留三位有效数字)。
(4)本实验制得的苯甲酸甲酯的产量低于理论产量,可能的原因是 (填编号)。
A.蒸馏时从100℃开始收集产品 B.甲醇用量多了 C.制备粗品时苯甲酸被蒸出
(14分)工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:
① CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H=-41 kJ/mol
某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为V L的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其在相同温度下发生反应。相关数据如下:
容器编号 | 起始时各物质物质的量/mol | 达到平衡的时间/min | 达平衡时体系能量的变化/kJ | ||||
CO | H2O | CO2 | H2 | ||||
① | 1 | 4 | 0 | 0 | t1 | 放出热量:32.8 kJ | |
② | 2 | 8 | 0 | 0 | t2 | 放出热量:Q | |
(1)该反应过程中,反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量 (填“大于”、“小于”或“等于”)生成物分子化学键形成时所释放的总能量。
(2)容器①中反应达平衡时,CO的转化率为 %。
(3)计算容器②中反应的平衡常数K= 。
(4)下列叙述正确的是 (填字母序号)。
A.平衡时,两容器中H2的体积分数相等
B.容器②中反应达平衡状态时,Q > 65.6 kJ
C.反应开始时,两容器中反应的化学反应速率相等
D.容器①中,化学反应速率为:![]()
(5)已知:② 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) ΔH=-484 kJ/mol,写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式: 。
(6)容器①中反应进行到t min时,测得混合气体中CO2的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收,反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示) 。
(7)研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,利用图中所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂,还原二氧化钛制备金属钛。
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①写出阳极所发生反应的电极反应式: 。
②在制备金属钛前后,CaO的总量不变,其原因是(请结合反应式解释) 。
(15分)
(1)纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。单位质量的A和B单质燃烧时均放出大量热,可用作燃料。已知A和B为短周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表所示:
电离能(kJ/mol) | I1 | I2 | I3 | I4 |
A | 932 | 1821 | 15390 | 21771 |
B | 738 | 1541 | 7733 | 10540 |
①某同学根据上述信息,推断B的核外电子排布如下图所示,该同学所画的电子排布图违背了 ,B元素位于周期表五个区域中的 _______区。
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②ACl2分子中A的杂化类型为 ,ACl2的空间构型为 。
(2)Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道能与一些分子或离子形成配合物。
①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是 。
②六氰合亚铁离子[Fe(CN)6]4—中不存在 。
A共价键 B非极性键 C配位键 D.σ键 E.π键
③写出一种与 CN—互为等电子体的单质分子式 。
(3)一种Al-Fe合金的立体晶胞如下图所示。请据此回答下列问题:
①确定该合金的化学式 。
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②若晶体的密度=ρ g/cm3,则此合金中最近的两个Fe原子之间的距离(用含ρ的代数式表示,不必化简)为 cm。
下表中的实验操作能达到实验目的或能得出相应结论的是
选项 | 实验内容 | 实验目的或实验结论 |
A | 向盛有2 mL 0.1 mol/L AgNO3溶液的试管中滴加5滴0.1 mol/L NaCl溶液,有白色沉淀生成,再向其中滴加5滴0.1 mol/L KI溶液 | 说明一种沉淀能转化为溶解度更小的沉淀 |
B | 向1 mL 20% 的蔗糖溶液中加入3~5滴稀硫酸,水浴加热5 min,冷却后再加入新制Cu(OH)2悬浊液,加热 | 证明蔗糖能发生水解反应 |
C | 水浴加热浓硝酸、浓硫酸和苯的混合物后,直接蒸馏分液后得到的粗产品 | 制备纯硝基苯 |
D | 室温下,分别向2支试管中加入相同体积、相同浓度的Na2S2O3溶液,再分别加入等体积不同浓度的稀硫酸 | 研究浓度对反应速率的影响 |