非选择题专练4
非选择题：本题共4小题。
1.科学探究要实事求是、严谨细致。某化学兴趣小组设计实验进行有关氯化物的探究实验，回答下列问题：
Ⅰ.制备FeCl2。装置如图所示(夹持装置省略)，已知FeCl3极易水解。
(1)仪器a的名称是 。
(2)装置Ⅱ中制备FeCl2的化学方程式为________________________________
_________________________________________________________________。
(3)该装置存在的缺陷是：①_____________________________________
________________________________________________________________；
②缺少氢气的尾气处理装置。
Ⅱ.利用惰性电极电解0.1 mol·L－1 FeCl2溶液，探究外界条件对电极反应(离子放电顺序)的影响。
(4)实验数据如表所示：
实验编号 电压/V pH 阳极现象 阴极现象
1 1.5 5.52 无气泡，滴加KSCN显红色 无气泡，银白色金属析出
2 3.0 5.52 少量气泡，滴加KSCN显红色 无气泡，银白色金属析出
3 4.5 5.52 大量气泡，滴加KSCN显红色 较多气泡，极少量金属析出
4 1.5 1.00 无气泡，滴加KSCN显红色 较多气泡，极少量金属析出
①由实验1、2现象可以得出结论：增大电压， 优先于 放电；
②若由实验1、4现象可以得出结论：___________________________________
__________________________________________________________________。
Ⅲ.为了探究外界条件对氯化铵水解平衡的影响，兴趣小组设计了如下实验方案：
实验编号 c(NH4Cl)/mol·L－1 温度/℃ 待测物理量 实验目的
5 0.5 30 a ——
6 1.5 ⅰ b 探究浓度对氯化铵水解平衡的影响
7 0.5 35 c ⅱ
8 2.0 40 d 探究温度、浓度同时对氯化铵水解平衡的影响
(5)该实验限选药品和仪器：恒温水浴、pH传感器、烧杯、0.1 mol·L－1硝酸银溶液、蒸馏水和各种浓度的NH4Cl溶液。
①实验中，“待测物理量”是_________________________________________
__________________________________________________________________；
②实验目的ⅱ是____________________________________________________；
③上述表格中，b d(填“>”“<”或“＝”)。
2.铋的化合物在电催化和光催化领域都有广泛应用。一种从含铋矿渣(主要成分是CuBi2O4、CuO、Fe2O3、Al2O3、SiO2等)中提取高纯B2S3的工艺如下：
已知：①乙酰胺(CH3CONH2)有臭味、有毒，熔点为82.3 ℃，沸点为221 ℃，可溶于水。
②常温下，Ksp[Bi(OH)3]＝4.0×10－31，BiOCl＋H2OBi3＋＋2OH－＋Cl－ K＝1.6×10－31。
③该工艺条件下，相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
离子 Fe3＋ Al3＋ Cu2＋
开始沉淀的pH 1.5 3.6 4.5
沉淀完全的pH 3.2 4.7 6.7
(1)CuBi2O4中Cu的化合价为＋2，则Bi的化合价是 。
(2)“沉铋”时加入NaOH溶液，Bi3＋转化为BiOCl沉淀的离子方程式是_________________________________________________________________。
往“沉铋”所得滤液中加入铁粉可回收其中的 (填化学式)金属。
(3)“洗涤”时先用水洗，再用稀硫酸洗涤。用稀硫酸洗涤的目的是除去滤饼中的
(填化学式)杂质。
(4)“转化”分两步进行：第一步BiOCl转化为Bi(OH)3，反应的离子方程式为___________________________________________________________________
__________________________________________________________________；
第二步Bi(OH)3受热分解，2Bi(OH)3Bi2O3＋3H2O。常温下，当BiOCl恰好完全转化为Bi(OH)3时，溶液中Cl－浓度为0.04 mol·L－1，则此时溶液的pH为 。
(5)“合成”所得乙酰胺溶液经 (填操作)可获得乙酰胺固体，以再生硫代乙酰胺(CH3CSNH2)。
(6)钼酸铋(Bi2MoO6)可用于光催化水的分解，其晶胞结构(不含氧原子)如图所示，晶胞参数为a nm、a nm、c nm，晶胞棱边夹角均为90°。
①以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子分数坐标。已知原子1的坐标为(，，0)，则原子2的坐标为 。
②设阿伏加德罗常数的值为NA，Bi2MoO6的相对分子质量为M，则Bi2MoO6晶体的密度为 g·cm－3(列计算式)。
3.将CO2转化为高附加值化学品已成为化学研究的重要课题，工业上利用CO2和异丁烷[CH(CH3)3]反应制备汽油添加剂的主要成分异丁烯[CH2===C(CH3)2]。已知：
反应Ⅰ：CH(CH3)3(g)＋CO2(g)CH2===C(CH3)2(g)＋H2O(g)＋CO(g) ΔH1＝＋165.2 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CH(CH3)3(g)CH2===C(CH3)2(g)＋H2(g) ΔH2
反应Ⅲ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.2 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)则反应Ⅱ的ΔH2＝ 。
(2)向1.0 L恒容密闭容器中加入1 mol CH(CH3)3(g)和1 mol CO2(g)，利用反应Ⅰ制备异丁烯。已知正反应速率可表示为v正＝k正·c[CH(CH3)3]·c(CO2)，逆反应速率可表示为v逆＝k逆·c[CH2===C(CH3)2]·c(H2O)·c(CO)，其中k正、k逆为速率常数。
①图中能够代表k逆的曲线为 (填“L1”“L2”“L3”或“L4”)。
②温度为T1时，反应Ⅰ的化学平衡常数K＝ ，平衡时CH(CH3)3的转化率 50%(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)CH4—CO2重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO2利用技术，反应为CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)。在p MPa时，将CO2和CH4按物质的量之比为1∶1充入密闭容器中，分别在无催化剂及ZrO2催化下反应相同时间，测得CO2的转化率与温度的关系如图所示。
①a点，CO2的转化率相等，原因是____________________________________
_______________________________________________________________。
②在p MPa、900 ℃、ZrO2催化条件下，将CO2、CH4、H2O(g)按物质的量之比为1∶1∶n充入密闭容器中，CO2的平衡转化率为α，此时平衡常数Kp＝ (以分压表示，分压＝总压×物质的量分数。用含α、n、p的计算表达式表示)。
(4)利用电化学可以将CO2有效转化为甲酸根离子(HCOO－)，装置如图所示。
已知：阴极生成的副产物是H2。当阳极生成O2的体积为224 mL(标准状况)时，测得阴极区内的c(HCOO－)＝0.015 mol·L－1，则电解效率为 (忽略电解前后溶液体积的变化。电解效率＝×100%)。
4.F是合成某药物的中间体，一种制备F的流程如图所示。
已知：①B的结构中只有一种官能团；
②RCHORCH===CHCOOH(Py：吡啶)。
回答下列问题：
(1)E中含氧官能团的名称为 ；B的结构简式为 。
(2)若A′为A与足量H2完全加成得到的产物，则A′结构中含有 个手性碳原子。
(3)C→D的反应机理可用如图表示：
则C→D的两步反应中，“第一步”的有机反应类型为 ，“第二步”得到的产物的结构简式为 。
(4)E→F的化学方程式为______________________________________________
___________________________________________________________________。
(5)G是C的芳香族同分异构体，同时满足下列条件的G的结构有 种。
①遇氯化铁溶液发生显色反应 ②能发生银镜反应 ③苯环上有3个取代基
(6)设计以和CH2(COOH)2为原料制备的合成路线(无机试剂及有机溶剂任选)。
非选择题专练4
1．答案 （1）长颈漏斗
（2）H2＋2FeCl32FeCl2＋2HCl
（3）装置Ⅰ与装置Ⅱ间缺少干燥装置
（4）①Cl－ Fe2＋ ②增加H＋浓度，H＋优先于Fe2＋放电
（5）①溶液的pH ②探究温度对氯化铵水解平衡的影响 ③＞
解析 （1）根据图示可知仪器a的名称是长颈漏斗；（2）在装置Ⅱ中加热条件下H2与FeCl3发生反应产生FeCl2、HCl，反应的化学方程式为H2＋2FeCl32FeCl2＋2HCl；（3）在装置Ⅰ中Zn与稀H2SO4发生置换反应产生的H2未经干燥就通入装置Ⅱ中，会导致FeCl3发生水解反应，故该装置存在的缺陷是装置Ⅰ与装置Ⅱ间缺少干燥装置。（4）实验1中在电压为1.5时阳极上无气泡，滴加KSCN显红色，说明是Fe2＋失去电子变为Fe3＋，电极反应式是Fe2＋－e－===Fe3＋；实验2中在电压为3.0时阳极上现象是产生少量气泡，滴加KSCN显红色，说明附近溶液中产生Fe3＋，同时有Cl2生成；在实验3中电压增大至4.5，阳极上现象是大量气泡，滴加KSCN显红色，说明电压增大，阳极上Cl－失去电子能力增强，发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；电解FeCl2溶液，根据实验1、2可知：在溶液pH相同时，电压越大，阳极产生的气泡就越多，即增大电压，产生氯气的速率更快或增大电压，Cl－优先于Fe2＋放电；电解FeCl2溶液，根据实验1、4可知：在电压相同时，溶液pH越小，阴极产生的气泡就越多，产生的金属单质就越少，说明离子放电能力大小与溶液中离子浓度大小有关，增大H＋的浓度，H＋氧化性强于Fe2＋，H＋优先于Fe2＋放电；（5）①由提供的药品和仪器可知，pH计是准确测定溶液的pH的，所以待测物理量是溶液的pH。②探究浓度对氯化铵水解平衡的影响，则温度必须相同，所以实验6的温度与实验5相同，即为30度。实验5和实验7浓度相同，温度不同，所以是探究温度对氯化铵水解平衡的影响。③水解反应属于吸热反应，温度越高水解程度越大，氢离子浓度增大，浓度越高，水解生成的氢离子浓度越大，则溶液的酸性越强，已知实验8的浓度大，温度高，所以溶液的pH小，即b＞d。
2．答案 （1）＋3 （2）Bi3＋＋2OH－＋Cl－===BiOCl↓＋H2O Cu （3）Fe（OH）3 （4）BiOCl＋OH－＋H2OBi（OH）3＋Cl－ 13
（5）蒸馏、冷却 （6）①（，，） ②
解析 （1）CuBi2O4中Cu的化合价为＋2，O的化合价是－2，根据化合物中正负化合价代数和为0，知Bi的化合价是＋3。（2）“沉铋”时加入NaOH溶液，Bi3＋转化为BiOCl沉淀，发生非氧化还原反应，根据电荷守恒和原子守恒，配平离子方程式为Bi3＋＋2OH－＋Cl－===BiOCl↓＋H2O。“沉铋”时调节pH＝2.5的主要目的是将Bi3＋转化为BiOCl沉淀，同时有少量Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀，则所得滤液中的金属离子有Cu2＋、Fe3＋、Al3＋，加入铁粉，Fe与Cu2＋发生置换反应，从而回收Cu。（3）由上述分析知，用稀硫酸洗涤的目的是除去滤饼中的Fe（OH）3杂质。（4）BiOCl转化为Bi（OH）3为非氧化还原反应，根据电荷守恒和原子守恒，配平离子方程式为BiOCl＋OH－＋H2OBi（OH）3＋Cl－。该反应的平衡常数K1＝，已知Bi（OH）3（s）Bi3＋（aq）＋3OH－（aq）、BiOCl＋H2OBi3＋＋2OH－＋Cl－，由第二个反应－第一个反应可得：BiOCl＋OH－＋H2OBi（OH）3＋Cl－，则平衡常数K1＝＝＝0.4，将Cl－浓度为0.04 mol·L－1代入K1＝＝0.4，可得此时c（OH－）＝0.1 mol·L－1，则c（H＋）＝10－13 mol·L－1，pH＝13。（5）乙酰胺可溶于水，沸点为221 ℃，与水的沸点相差较大，故可采用蒸馏、冷却的方法获得乙酰胺固体。（6）①由原子1、2的位置及原子1的坐标，知原子2的坐标为（，，）。②该晶胞中灰色球位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，白色球位于体内，个数为8，根据钼酸铋的化学式为Bi2MoO6，知灰色球为Mo，白色球为Bi，则该晶胞中含有4个Bi2MoO6，晶胞质量为 g，晶胞体积为a×10－7 cm×a×10－7 cm×c×10－7 cm＝a2c×10－21 cm3，故晶体密度为 g÷（a2c×10－21 cm3）＝ g·cm－3。
3．答案 （1）＋124.0
（2）①L3 ②1 ③大于
（3）①温度较高，催化剂失活 ②
（4）75%
解析 （1）根据盖斯定律：Ⅱ－Ⅰ得CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），则ΔH2＝ΔH 3＋ΔH1＝（－41.2＋165.2） kJ/mol＝＋124 kJ/mol；
（2）①温度越高，反应速率越快，k正、k逆越大，该反应为吸热反应，则k正增大的倍数大于k逆，则图中能够代表k逆的曲线为L3；②反应达到平衡时，v正＝v逆，则k正c[CH3CH（CH3）CH3]·c（CO2）＝k逆c[CH2===c（CH3）2]c（H2O）×c（CO），K＝＝＝1，假设CH3CH（CH3）CH3的转化率为50%，Q＝＝＝0.5
混合气体总物质的量为（1－α＋1－α＋2α＋2α＋n）＝（2＋2α＋n） mol，Kp＝＝＝；
（4）利用电化学方法可以将CO2有效地转化为HCOO－，由图可知，碳元素价态降低得电子，故右侧Pt电极为阴极，电极反应式为CO2＋H2O＋2e－===HCOO－＋OH－，左侧Pt电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；在阴极氢离子也易得到电子转化为H2，则阴极生成的副产物可能是H2；标准状况下，当阳极生成氧气体积为224 mL时，转移电子的物质的量为0.04 mol，测得阴极区内的c（HCOO－）＝0.015 mol/L，转移电子的物质的量为0.015 mol/L×1 L×2＝0.03 mol，电解效率为×100%＝75%。
4．答案 (1)羟基、酯基 (2)3 (3)加成反应
(4)
(5)20
(6)
解析 A发生醇的催化氧化生成B为，B反应生成C，根据E的结构简式结合D到E的反应条件可知，D到E为酯化反应，则D为，D与甲醇发生酯化反应生成E，E反应生成F。(1)根据E的结构简式可知，其中含氧官能团名称为酯基、羟基。根据分析可知，B的结构简式为。(2)A与足量H2完全加成得到A′，则A′为，其中有3个手性碳原子(已用*标出)。(3)从反应机理可知，C→D第一步的反应类型为加成反应，生成产物为，发生醇的消去反应生成产物为，即第二步产物的结构简式为。(4)E→F发生取代反应，方程式为
。(5)①遇氯化铁溶液发生显色反应，说明其中含有酚羟基，②能发生银镜反应说明含有醛基，③苯环上有3个取代基，当3个取代基分别为—OH、—CHO和—CH2CH3时，若酚羟基和醛基处于邻位，此时乙基有4个位置，当酚羟基和醛基处于间位，此时乙基有4个位置，当酚羟基和醛基处于对位，此时乙基有2个位置；若3个取代基分别为—OH、—CH2CHO、—CH3，若酚羟基和—CH2CHO处于邻位，此时甲基有4个位置，当酚羟基和—CH2CHO处于间位，此时甲基有4个位置，当酚羟基和—CH2CHO处于对位，此时甲基有2个位置，因此共有20种满足条件的同分异构体。
(6) 在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生卤代烃的水解反应生成，发生醇的催化氧化生成，与CH2(COOH)2发生信息中的反应生成，合成路线为。
