Question

請從給出的3道化學(xué)題中任選一題做答

1.［化學(xué)——選修化學(xué)與技術(shù)］

請回答氯堿工業(yè)中的如下問題：

(1)氯氣、燒堿是電解食鹽水時(shí)按照固定的比率k(質(zhì)量比)生成的產(chǎn)品。理論上k__________(要求計(jì)算表達(dá)式和結(jié)果)；

(2)原料粗鹽中常含有泥沙和Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、等雜質(zhì)，必須精制后才能供電解使用。精制時(shí)，粗鹽溶于水過濾后，還要加入的試劑分別為①Na₂CO₃、②HCl(鹽酸)、③BaCl₂，這3種試劑添加的合理順序是_________(填序號(hào))；

(3)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能30%以上。在這種工藝設(shè)計(jì)中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，其中的電極未標(biāo)出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。

①圖中X、Y分別是_________、_________(填化學(xué)式)，分析比較圖示中氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)a%與b%的大小_________；

②分別寫出燃料電池B中正極、負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)

正極：_________；負(fù)極：_________；

③這樣設(shè)計(jì)的主要節(jié)(電)能之處在于(寫出2處)

___________________________、___________________________。

2.［化學(xué)——選修物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)］

已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個(gè)未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對電子。X跟Y可形成化合物X₂Y₃，Z元素可以形成負(fù)一價(jià)離子。請回答下列問題：

(1)X元素原子基態(tài)時(shí)的電子排布式為_________，該元素的符號(hào)為_________；

(2)Y元素原子的價(jià)層電子的軌道表示式為_________，該元素的名稱是_________；

(3)X與Z可形成化合物XZ₃，該化合物的空間構(gòu)型為________________________；

(4)已知化合物X₂Y₃在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為XZ₃，產(chǎn)物還有ZnSO₄和H₂O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________________；

(5)比較X的氫化物與同族第二、三周期元素所形成的氫化物穩(wěn)定性、沸點(diǎn)高低并說明理由____________________________________。

3.［化學(xué)——選修有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)］

A～J均為有機(jī)化合物，它們之間的轉(zhuǎn)化如下圖所示：

 
實(shí)驗(yàn)表明：

①D既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，又能與金屬鈉反應(yīng)放出氫氣；

②核磁共振氫譜表明F分子中有三種氫，且其峰面積之比為1∶1∶1；

③G能使溴的四氯化碳溶液褪色；

④1 mol J與足量金屬鈉反應(yīng)可放出22.4 L氫氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

請根據(jù)以上信息回答下列問題：

(1)A的結(jié)構(gòu)簡式為_________(不考慮立體異構(gòu))，由A生成B的反應(yīng)類型是_________反應(yīng)；

(2)D的結(jié)構(gòu)簡式為___________________________；

(3)由E生成F的化學(xué)方程式為____________，E中的官能團(tuán)有____________(填名稱)，與E具有相同官能團(tuán)的E的同分異構(gòu)體還有____________(寫出結(jié)構(gòu)簡式，不考慮立體異構(gòu))；

(4)G的結(jié)構(gòu)簡式為____________________________________；

(5)由I生成J的化學(xué)方程式為________________________。

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燃料電池可以補(bǔ)充電解池消耗的電能 提高產(chǎn)出堿液的濃度，降低能耗(其他合理答案也給分)

解析：本題考查氯堿工業(yè)生產(chǎn)原理、除雜及電化學(xué)原理。

(1)電解食鹽水的化學(xué)方程式為：

2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

k=71∶80

(2)除雜時(shí)，加入的Na₂CO₃、鹽酸、BaCl₂溶液均過量，后加試劑應(yīng)能將前面引入的雜質(zhì)除去，所以添加試劑的合理順序?yàn)棰邰佗凇?/p>

(3)①由裝置圖可知，燃料電池左邊為負(fù)極，Y為H₂，燃料電池右邊為正極，Na⁺通過離子膜進(jìn)入正極區(qū)，O₂在正極得電子生成OH^-，所以正極區(qū)NaOH濃度增大，a%＜b%。

2(1)1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³ As

(2)或   氧

(3)三角錐

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

(5)穩(wěn)定性：NH₃＞PH₃＞AsH₃，因?yàn)殒I長越短，鍵能越大，化合物越穩(wěn)定

沸點(diǎn)：NH₃＞AsH₃＞PH₃，NH₃可以形成分子間氫鍵，沸點(diǎn)最高；AsH₃相對分子質(zhì)量比PH₃大，分子間作用力大，因而AsH₃的沸點(diǎn)比PH₃高

解析：本題考查核外電子軌道排布、分子結(jié)構(gòu)、元素周期律、氫鍵及氧化還原反應(yīng)方程式的書寫。X原子的4p軌道上有3個(gè)電子，可知X為As，原子序數(shù)為33，Y原子的2p軌道有2個(gè)未成對電子，則Y為1s²2s²2p²(碳元素)或1s²2s²2p⁴(氧元素)，若Y為碳元素，碳元素原子序數(shù)為6，則Z元素原子序數(shù)為3，是鋰元素，鋰元素不能形成負(fù)一價(jià)離子，所以Y為氧元素，原子序數(shù)為8，Z為氫元素，氫元素可形成負(fù)一價(jià)離子，AsH₃與NH₃的空間構(gòu)型相似，為三角錐形；As₂O₃與Zn、H₂SO₄反應(yīng)生成ZnSO₄、H₂O和AsH₃，由電子守恒或原子守恒均可配平反應(yīng)的化學(xué)方程式。

3(1) 取代(或水解)

(2)HO—CH₂CH₂CH₂CHO

(3)HOCH₂CH₂CH₂COOH 羥基、羧基

(5)

解析：本題考查有機(jī)化合物的化學(xué)性質(zhì)、同分異構(gòu)體的書寫，以及對逆推方法的熟練運(yùn)用。

CH₂==CHCH==CH₂與Br₂的加成反應(yīng)有1,2加成和1,4加成兩種產(chǎn)物，由F分子中有三種氫，其峰面之比為1∶1∶1，可知A為1,4加成產(chǎn)物，進(jìn)一步可確定B、C、D、E、F的結(jié)構(gòu)簡式。書寫E的同分異構(gòu)體時(shí)，要遵循一定的思路和步驟，以防寫重和寫漏。由反應(yīng)條件可知H、I的結(jié)構(gòu)簡式分別是和，并由此確定J的結(jié)構(gòu)。