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微测16
非选择题提分测(一)
可能用到的相对原子质量:
H—1 N—14 Cl—35.5 Fe—56 Ni—59
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1.叶绿素铜钠是国家食品安全允许使用的食品添加剂,医疗领域叶绿素铜钠能止血抗炎、促进伤口愈合。某实验小组利用茭白叶,在实验室制备叶绿素铜钠,反应原理如下:
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实验步骤:
Ⅰ.称取洗净剪碎的茭白叶10.0 g(叶绿素含量为17.84%),加入少量石英砂、碳酸钙粉末,研磨。
Ⅱ.加入10 mL 96%乙醇继续研磨成均匀浆状,微波加热6 min后抽滤。滤渣加入10 mL 96%乙醇,再次微波加热、浸提、抽滤,将两次滤液合并。
Ⅲ.滤液装入仪器C,加入硫酸酸化,加入硫酸铜晶体,搅拌至硫酸铜晶体溶解后,再加入盐酸调节溶液pH至2~3,搅拌加热半小时以上。
Ⅳ.……
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Ⅴ.将叶绿素铜与50%乙醇混合,加入NaOH溶液,加热15 min,再加入稀硫酸溶液,加热至有墨绿色物质浮起,过滤、洗涤、干燥,得到叶绿素铜酸。
Ⅵ.将叶绿素铜酸放入烧杯中,保温80 ℃,逐滴加
入2%氢氧化钠溶液至pH为10,过滤,滤液经蒸发
结晶,烘干即得成品1.026 g。
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已知:
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物质 相对分子质量 部分性质
叶绿素 892 蓝绿色固体,不溶于水,易溶于有机溶剂,对热不稳定,最佳提取温度约为80 ℃
叶绿素铜 932 绿色固体,不溶于水和50%乙醇
叶绿素铜酸 640 墨绿色固体,不溶于水
叶绿素铜钠 684 墨绿色固体,易溶于水,水溶液透明,受热较稳定
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(1)仪器C的名称是__________,冷却水应从___(填“a”或“b”)口通入。
(2)96%的乙醇的主要作用是_________________。
(3)步骤Ⅲ中加入硫酸酸化的目的是_____________________________ ___________________________________________________________ (结合离子方程式和化学平衡移动原理说明)。
(4)步骤Ⅳ的操作为:冷却后向混合物中加入_______(填字母),静置后过滤、洗涤、干燥,得到叶绿素铜。
A.蒸馏水 B.无水乙醇 C.NaOH
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三颈烧瓶
a
充分溶解叶绿素
Cu2+在溶液中存在如下平衡:
A
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(5)本实验采用微波加热,微波加热时,电炉内的微波场以极高的频率改变电场的方向,使水分子迅速摆动而产生热效应。在高频改变方向的电场中水分子会迅速摆动的原因是____(填字母)。
A.水分子具有极性共价键 B.水分子中有共用电子对
C.水由氢、氧两种元素组成 D.水分子是极性分子
用甲烷高温分解制炭黑的工业生产中,是否适合使用该技术加热并请说明原因。_______________________________________________ ________________________________________________________。
(6)本实验的产率为______。
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D
微波加热适用于极性分子构成的物质,而甲烷分子是非极性分子,不适合使用该技术加热
75%
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该实验目的是利用茭白叶,在实验室制备能止血、抗炎、促进伤口愈合的叶绿素铜钠。实验过程中首先加入少量石英砂、碳酸钙粉末、乙醇研磨、溶解茭白叶中的叶绿素,然后加硫酸铜晶体制备叶绿素铜,再加入NaOH、稀硫酸制备叶绿素铜酸,最后加NaOH得到叶绿素铜钠。(1)由实验装置图可知,仪器C为三颈烧 瓶;为增强实验时冷凝回流的效果,冷却水应从球形冷凝管的下口a通入。(2)根据题目中所给信息,叶绿素不溶于水,易溶于有机溶剂,96%的乙醇的主要作用是充分溶解叶绿素。
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子运动方向改变,因此在高频改变方向的电场中水分子会迅速摆动,故选D;微波加热适用于极性分子构成的物质,而甲烷分子是非极性分子,不适合使用该技术加热。(6)由题意可知,10.0 g茭白叶制得1.026 g叶绿素铜钠,则实验的产率为×100%=75%。
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2.镍是重要的战略储备金属,广泛用于国防、航空航天、能源领域。从红土镍矿中冶炼镍成为了研究热点,红土镍矿主要含有NiO、SiO2、Fe2O3、Fe3O4等成分。一种碳还原-超声氨浸工艺流程如图所示:
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已知:氨性溶液由NH3·H2O、NH4HCO3配制;“还原焙烧”反应的产物为镍铁合金、硅酸钙。
回答下列问题:
(1)“气体A”为______ (填名称)。
(2)“氨浸”时的温度为20 ℃,在此条件下超声浸出一小时,浸出率可达60%以上,选择该温度的原因是_____________________________ __________________。
(3)Ni经过“氨浸”后转化为含[Ni(NH3)4]2+的某酸式盐,写出“氨浸”中Ni发生反应的离子方程式:___________________________________ __________________________________________。
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CO
温度过高氨水受热分解,温度过低反应速率慢
2Ni+O2+8NH3·H2O+4CO2=== 2[Ni(NH3)4]2++4HC+6H2O
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(4)“操作Ⅰ”中需使用的玻璃仪器为_____________________。
(5)“系列操作”中包含高温热解碱式碳酸镍生成NiO,再通入H2制得Ni单质。请写出“高温热解”的化学方程式:
_________________________________________________;若生产59吨镍,理论上需要H2_________ kg。
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烧杯、漏斗、玻璃棒
2×103
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(6)碱式碳酸镍受热过程中可能生成其他镍的氧化物,其中一种晶胞结构如图所示,该氧化物的化学式为__________,该晶胞的俯视图为_____(填字母)。
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Ni3O4
C
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红土镍矿加入碳酸钙、过量碳粉经还原焙烧得到镍铁合金、硅酸钙,加氧气、二氧化碳氨浸,浸出液主要阳离子为[Ni(NH3)4]2+,浸渣为三氧化二铁和碳粉,以及硅酸钙转化生成的碳酸钙、硅酸沉淀等,滤液经蒸氨,获得碱式碳酸镍,再系列操作得到Ni,据此解答。(1)反应中碳过量,则得到“气体A”为CO。(2)温度过高氨水受热分解,温度过低反应速率较慢。(3)Ni经过“氨浸”后转化为[Ni(NH3)4]2+,“氨浸”中Ni被氧气氧化为[Ni(NH3)4]2+,同时二氧化碳参与反应生成碳酸氢根离子,发生反应的离子方程式:2Ni+O2 +8NH3·H2O+4CO2===2[Ni(NH3)4]2++4HC+6H2O。
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(6)棱上O为4个晶胞所共有,体内为独有,氧原子个数为12×+1= 4,面上镍原子为两个晶胞所共有,个数为6×=3,该氧化物的化学式为Ni3O4。从上往下看,四周的镍和氧原子要重合,由于镍原子大,所以氧原子投影在镍原子里,故该晶胞的俯视图为C。
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较低温度
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(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有_______(填字母)。
A.增大CO2浓度,反应①②的正反应速率都增加
B.移去部分CH3OH(g),反应②③的平衡均向右移动
C.加入反应①的催化剂,可提高CO2的平衡转化率
D.降低反应温度,反应③的正反应速率增加、逆反应速率减小
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A
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(3)在5.0 MPa下,将5 mol CO2和10 mol H2在催化剂作用下仅发生上述反应①和②,平衡时CH3OH和CO的选择性S及CO2转化率α随温度
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的变化如图所示。已知,选择性S为:S(CH3OH或CO)=× 100%,表示平衡时CO的选择性的曲线是______(填“x”“y”或“z”),CO的选择性随
温度改变呈现该变化的原因是_________________________________ _______________________________________________。
y
随着温度升高,反应①平衡正向移动,导致CO的量增大,故y曲线代表CO的选择性
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(4)250 ℃时,平衡体系共有0.5 mol CH3OH,则CO2的平衡转化率=______。
Ⅱ.CH4和CO2反应制备“合成气”反应历程分两步:
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步骤 反应 正反应
速率方程 逆反应
速率方程
反应ⅰ CH4(g) C(ads)+2H2(g) v正=k1·c(CH4) v逆=k2·c2(H2)
反应ⅱ C(ads)+CO2(g) 2CO(g) v正=k3·c(CO2) v逆=k4·c2(CO)
20%
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上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量图变化如图
所示:
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反应ⅰ
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(1)反应②正反应的ΔH<0,ΔS<0,在低温就能自发进行。(2)CO2为反应①②的反应物,浓度增加,正反应速率都增加,A项正 确;移去部分CH3OH(g),反应②的平衡向右移动,反应③的平衡向左移动,B项错误;加入反应①的催化剂,只能加快反应速 率,不能改变平衡转化率,C项错误;降低反应温度,反应③的正反应速率、逆反应速率都减小,D项错误。(3)反应①为吸热反应,反应②为放热反应,随着温度升高,反应①平衡正向移动,
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导致CO的量增大,故y曲线代表CO的选择性;同时,反应温度升高,反应②为放热反应,反应平衡逆向移动,甲醇含量降低,则x是甲醇选择性变化曲线,故曲线z表示的是二氧化碳的转化率。(4)250 ℃时,平衡体系共有0.5 mol甲醇,结合图像可知,S(CO)= S(CH3OH)=50%,说明此时二氧化碳变化了Δn(CO2)=1 mol,则其平衡转化率为×100%=20%。(5)过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能,活化能越小反应越快,活化能越大反
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应越慢,决定总反应速率的是慢反应;反应ⅰ活化能大,总反应速率由反应ⅰ决定。(6)一定温度下,反应到达平衡时正、逆反应速率相等,即k1·c(CH4)=k2·c2(H2),k3·c(CO2)=k4·c2(CO),则K1 ==,K2==,制备“合成气”的反应=反应ⅰ+反应ⅱ,故K=K1·K2=。
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4.奥司他韦被称为流感特效药,具有抗病毒的生物学活性,其主流合成路线如图所示:
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CH2===CH—COOH
sp2
酯基
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(4)E→F的反应分两步进行,第一步反应是加成反应,第二步的反应类型是____________。
(5)有关奥司他韦(M),下列说法错误的是_______(填字母)。
A.其官能团种类为5种
B.其所有碳原子有可能共平面
C.1 mol奥司他韦最多可与3 mol H2发生加成
D.可与盐酸反应生成有机盐
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取代反应
BC
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(6)在B的同分异构体中,同时满足下列条件的共有_______种(不考虑立体异构)。
①链状结构;
②能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体;
③含—CF3。
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本部分内容讲解结束
Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+,加入硫酸酸化可以抑制硫酸铜水解
(3)硫酸铜为强酸弱碱盐,在溶液中水解使溶液呈酸性,水解的离子方程式为Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+,则步骤Ⅲ中加入硫酸酸化的目的是:增大溶液中的氢离子浓度,使平衡向逆反应方向移动,抑制铜离子水解。(4)由题目所给信息可知,叶绿素铜不溶于水,则步骤Ⅳ应向混合物中加入适量蒸馏水以降低叶绿素铜的溶解度,使其充分析出。(5)水分子空间结构为V形,正负电荷中心不重合,是极性分子,极性分子在电场中会发生偏转,当电场方向改变时,分
(4)“操作Ⅰ”为分离固液的操作,为过滤,需使用的玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒。(5)高温热解碱式碳酸镍生成Ni,结合质量守恒可知,同时生成二氧化碳和水,化学方程式为NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O3NiO+6H2O↑+CO2↑,通入H2制得单质Ni,反应为NiO+H2Ni+H2O,若生产59吨镍,理论上需要×2 g/mol=2×103 kg。
3.CO2转化为具有高附加值的化学品对实现“碳中和”具有重要意义。
Ⅰ.通过以下反应可获得新型能源二甲醚。
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41 kJ·mol-1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH2=-49 kJ·mol-1
③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=-37 kJ·mol-1
(1)反应②正反应在____________(填“较低温度”或“较高温度”)条件下能自发进行。
(5)该反应中的决速步骤为_____________(填“反应ⅰ”或“反应ⅱ”)
(6)一定温度下,反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的平衡常数K=_______(用k1、k2、k3、k4表示)。
已知:(Boc)2O的结构简式为。回答下列问题:
(1)写出A的结构简式:____________________________;其中碳原子的杂化方式是__________。
(2)B中含氧官能团名称为__________。
(3)已知C的分子式为C4H6,写出B→D的化学方程式为
_______________________________________________。
(7)已知++H2O(R1、R2、R3、R4为烃基或氢原子),请结合题中流程,写出利用CH3CH2CH2Br和为主要原料制备的合成路线(无机试剂任选)。
A与CF3CH2OH反应生成B,发生了酯化反应,则A的结构为CH2==CH—COOH,B与C(CH2==CH—CH==CH2)发生加成生成D,D发生取代反应生成E,E与I2先加成再取代反应生成F,F发生取代反应生成G,G消去生成H,H经过一系列反应生成M,据此解答。(1)根据分析可知,A的结构简式CH2CH—COOH,其中碳原子的杂化方式是sp2。(2)B含氧官能团名称为酯基。
(3)已知C的分子式为C4H6,结构简式为CH2==CH—CH==CH2,B→D的化学方程式为+。(4)E→F的反应分两步进行,第一步反应是加成反应生成,第二步生成反应类型是取代反应。(5)官能团有
酰胺基、酯基、氨基、碳碳双键和醚键,种类为5种,A项正确;M中含有饱和碳原子,其所有碳原子不可能共平面,B项错误;M中含有1个碳碳双键,1 mol奥司他韦最多可与1 mol H2发生加成,C项错误;官能团有氨基可与盐酸反应生成有机盐,D项正确。故选BC。(6)B的同分异构体中,同时满足①链状结构;②能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体,含有羧基;③含—CF3
做取代基。有、、,共8种。(7)CH3CH2CH2Br发生消去反应生成
CH3CHCH2,在稀NaOH溶液中发生信息所给的反应生成,与CH3CH==CH2发生加成反应生成。
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