(10分)现代化学工业遵循可持续发展原则,利用淀粉、纤维素等可再生资源合成多种化工产品。
⑴ 以淀粉为原料可制取香料乙酸乙酯,生产流程为:
① 部分链状葡萄糖分子在水溶液中通过分子内加成反应,以六元环或五元环的形式存在,其中六元环
的结构为
,则葡萄糖在水溶液存在的五元环结构为 。
② 若用1000 kg 含(C6H10O5)n 90%的淀粉(杂质不参与反应)为原料制取乙酸乙酯。生产中,淀粉的水解率为90%,乙醇的产率为85%,酯化反应中乙醇、乙酸的转化率均为90%。计算生产中得到的乙酸乙酯的质量(kg)。
⑵ 纤维素的结构可表示为[(C6H7O2)(OH)3]n。10.00 g脱脂棉花(纤维素含量为100%)与乙酸、乙酸酐[(CH3CO)2O]的混合物在一定条件下发生酯化反应,可制得15.19 g醋酸纤维 (纤维素乙酸酯)。请通过计算推断该醋酸纤维的结构简式。
(10分)钛在地壳中的含量比铜多61倍,排第十位。钛及其化合物大量应用于航空、造船、电子、化学、医疗器械、电讯器材等各个领域。
⑴ 由钛铁矿(FeTiO3)提取金属钛(海绵钛)的主要工艺过程如下(部分产物省略):
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上述熔炼过程发生的反应为吸热反应,该反应能够自发进行的原因是 ;还原过程必须在1070K的温度下进行,你认为还应该控制的反应条件是 。
⑵ 用浓硫酸处理钛铁矿,并向所得溶液中加入铁,此时溶液中含有Fe2+、TiO2+和少量Mg2+等阳离子。常温下,其对应氢氧化物的Ksp如下表所示。
氢氧化物 | Fe(OH)2 | TiO(OH)2 | Mg(OH)2 |
Ksp | 8.0×10-16 | 1.0×10-29 | 1.8×10-11 |
常温下,若所得溶液中Mg2+的物质的量浓度为0.0018mol/L,当溶液的pH等于 时,Mg(OH)2开始沉淀。
若将含有Fe2+、TiO2+和Mg2+的溶液加水稀释,立即析出大量
白色沉淀,写出该反应的离子方程式: 。
⑶ BaTiO3是一种可用来吸收低频波的无机功能材料。工业上,常用
BaCl2、TiCl4、H2O和H2C2O4混合反应生成白色固体A,将该白色
固体加热分解至900K可得BaTiO3,实验测得其热分解过程的质量
-温度关系曲线如右图所示,图中400K、600K和900K时对应的
样品的质量分别为8.38mg、5.68mg和5.19mg。白色固体A的化学式
为 (填序号)。
a.BaTi2O5 b.BaC2O4?2H2O c.BaTi(C2O4)3 d.BaTiO (C2O4)2?4H2O
(10分)合成气的主要成分是一氧化碳和氢气,可用于合成二甲醚等清洁燃料。从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有:
① CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.1 kJ/mol
② CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g) ΔH2=+247.3 kJ/mol
③ CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH3
请回答下列问题:
⑴ 在一密闭容器中进行反应①,测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。反应进行的前5 min内, v(H2)= ;10 min时,改变的外界条件可能是 。
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⑵ 如图2所示,在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2,使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②,并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CH4的转化率随时间变化的图像如图3所示,请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图像。
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⑶ 反应③中ΔH3= 。800℃时,反应③的化学平衡常数K=1.0,某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表:
CO | H2O | CO2 | H2 |
0.5 mol | 8.5 mol | 2.0 mol | 2.0 mol |
此时反应③中正、逆反应速率的关系式是 (填代号)。
a.v(正)>v(逆) b.v(正)<v(逆) c.v(正)=v(逆) d.无法判断
(10分)铁在冷的浓硫酸中能发生钝化。某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时,观察到铁完全溶解,并产生大量气体。实验室现有下列试剂: 0.01 mol/L 酸性KMnO4溶液、0.1 mol/L KI溶液、3%H2O2溶液、淀粉溶液、蒸馏水。请你协助他们探究所得溶液和气体的成分。
【提出猜想】
Ⅰ.所得溶液中的金属离子可能含有Fe2+和Fe3+中的一种或两种;
Ⅱ.所得气体中可能含有 中的一种或两种。
【实验探究】
| 实验操作 | 预期现象 | 结 论 |
验证猜想Ⅰ | 步骤①:取少量0.01 mol/L 酸性KMnO4溶液,滴入所得溶液 |
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步骤②: |
| 含有Fe3+ | |
验证猜想Ⅱ | 将所得气体通入如下装置 |
| 含有两种气体 |
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【问题讨论】
有同学提出,若另外选用KSCN溶液,则仅利用KSCN和H2O2两种溶液即可完成猜想Ⅰ的所有探究,请对该观点进行评价: 。