精品解析：上海交通大学附属中学2024-2025学年上学期高三限时作业4 化学试卷

2024-2025学年度第一学期 高三化学限时作业4 (满分100分，60分钟完成。答案一律写在答题纸上) 一、托伐普坦的合成(21’) 托伐普坦是一种治疗心血管疾病的药物，其前体(XII)的合成如图(部分试剂条件略去)。 已知： 1. 上述路线中IⅡ的反应类型是___________；IIⅢ的反应类型是___________。 2. 化合物Ⅲ的同分异构体中，同时满足下列条件的有___________种(不考虑立体异构)。 ①结构中含有-NH2、-Cl、HCOO- ②苯环上有2个取代基 其中核磁共振氢谱有5组峰，峰面积之比为2：2：2：1：1的有___________种(不考虑立体异构)。 3. Y的结构简式为___________。 4. V中官能团的名称为___________。 5. Ⅷ中使用NaHCO3的作用是___________。 6. 结构VII存在___________对对映异构体、___________对顺反异构体。 A．0 B．1 C．2 D．4 7. 对比下述I合成IV的路线与原合成路线，说明下述合成路线的不足之处：______________________。 【答案】1. ①. 取代反应 ②. 还原反应 2. ①. 9 ②. 3 3. 4. 碳溴键、酯基 5. 碳酸氢钠与反应生成的HCl发生中和反应，消耗HCl，促进反应正向进行，同时避免酸性过强破坏反应物中的酰胺键等官能团 6. ①. B ②. A 7. 该路线先还原硝基得到氨基，再进行酯化时，氨基作为碱性基团会与羧基成盐，同时羧基的酯化反应选择性差，产率更低；且羧基未保护的情况下进行磺酰化反应时，羧基的活性位点也可能发生副反应，最终总产率低于原路线。  【解析】 【分析】I的羧基在碱性条件下与硫酸二甲酯发生甲基化反应，转化为甲酯，得到II。II的硝基被SnCl2/H2O还原为氨基，得到含氨基的III。Y为对甲苯磺酰氯（C7H7ClO2S），III的氨基与Y发生取代反应，磺酰基连接到氨基上得到IV。IV的磺酰胺氮上的氢在K2CO3作用下被拔除，与V（4-溴丁酸乙酯）发生取代，引入酯基侧链得到VI。VI发生分子内的酮酯缩合（已知的1,3-二羰基类成环反应），关环得到七元环的1,3-二羰基结构VII。VII先酸性水解两个酯基，再加热脱羧（-CO2），得到单羰基的七元内酰胺结构VIII。VIII的仲胺在NaHCO3弱碱条件下，与2-甲基-4-硝基苯甲酰氯发生酰化反应，得到硝基取代的IX。IX的硝基再次被SnCl2/H2O还原为氨基，得到X。XI为邻甲基苯甲酰氯（C8H7ClO），X的游离氨基与XI发生酰化反应，最终得到目标前体XII。 【1题详解】 I→II中羧基(-COOH)的氢被甲基(-CH3)取代生成酯基，属于取代反应；II→III中硝基(-NO2)转化为氨基(-NH2)，加氢去氧，属于还原反应。 【2题详解】 化合物III的不饱和度为5，满足条件的同分异构体苯环上有2个取代基，同时含-NH2、-Cl、HCOO-三个官能团，有三种情况，①和、②和、③和，每组在苯环上有邻、间、对3种位置，总计九种同分异构体，其中核磁共振氢谱有5组峰，峰面积之比为2：2：2：1：1的是基团对位分布，有、、，一共三种。 【3题详解】 对比III和IV的结构，III的氨基上的氢被对甲基苯磺酰基取代，结合Y的分子式，可得到Y的结构简式为。 【4题详解】 V的结构含-Br（碳溴键）和​（酯基）两种官能团。 【5题详解】 VIII和酰氯发生取代反应生成酰胺的过程中会释放HCl，NaHCO3作为弱碱中和HCl，既推动反应进行，又防止强酸性环境破坏分子内的其他官能团。 【6题详解】 VII中仅连接酯基的碳原子为手性碳（连接4个不同基团），因此仅存在1对对映异构体；VII中没有碳碳双键，不存在顺反异构，顺反异构体为0对。 【7题详解】 原路线先将羧基甲酯化保护，再还原硝基，避免了羧基和氨基的相互干扰，该反向步骤的路线副反应更多，原子利用率和产率更低。 二、黄铁矿脱硫(10’) 黄铁矿(主要成分FeS2)是一种储量丰富的铁矿资源，但其中的硫元素会污染环境。科学家设计了一种利用黄铁矿同步实现CO2还原产甲酸和脱硫的新方法，过程如图所示： 8. 根据反应过程图，写出工业上利用烧碱捕获二氧化碳的离子方程式：___________________。 9. FeS2在反应过程中与碳酸氢钠形成中间产物FeCO3，写出FeCO3在300 ℃下转化为Fe3O4和甲酸的化学方程式：___________________。 该实验设计方法称为“一锅法”，其核心理念是通过在同一个反应系统中整合多个反应步骤，从而简化合成流程，提高效率。为了从原料(FeS2、NaHCO3)出发得到目标产物(甲酸和更高品位的铁矿石)，科学家们对反应条件进行了探索与优化。 其中，甲酸产率。 10. 图(a)表示的是相同时间内甲酸产率随FeS2投入量的关系图。已知该时间段内甲酸均未能达到该条件下的最大产率。请结合“反应过程图”，推测黄铁矿(FeS2)投入量较少时甲酸产率不高的可能原因___________________。 11. 由图判断该反应最佳的反应温度以及原料添加量(或浓度)分别为___________________。 【答案】8. 9. 10. 投入量较少时，反应产生的较少（或产生的速率较慢），导致还原为甲酸的反应速率较慢，相同时间内生成的甲酸较少。 11. 350 ℃；为2.5 mmol，为1.0 mol/L 【解析】 【8题详解】 由反应过程图可知，温室气体经过碳捕集技术后转化为。工业上用烧碱（）捕获生成碳酸氢钠，对应的离子方程式为。 【9题详解】 根据题意，反应物包含，目标产物有和。在该反应中，元素的化合价由+2价升高到+8/3价，元素的化合价由+4价降低到+2价（甲酸中）。根据氧化还原反应的得失电子守恒，3个共失去2个电子，1个C得到2个电子生成，另外2个碳原子化合价不变，以形式逸出。结合氢、氧原子守恒，反应物中需有参与，配平可得化学方程式：。 【10题详解】 结合“反应过程图”可知，在反应体系中会生成，而是后续将还原为甲酸（）的关键还原剂。题目已知相同时间内反应均未达到最大产率，说明此时受反应速率控制。当投入量较少时，固液接触面积小，产生的速率较慢且量少，导致后续生成甲酸的反应速率变慢，因此在相同时间内甲酸的产率不高。 【11题详解】 分析图(a)可知，在相同的投入量下，350 ℃时的甲酸产率显著高于300 ℃，且当投入量为2.5 mmol时，甲酸产率达到最高值；分析图(b)可知，随着浓度的增加，甲酸产率（红色折线）先升后降，在浓度为1.0 mol/L时达到最大值。综合判断，该反应的最佳温度为350 ℃，最佳原料添加量为 2.5 mmol、 1.0 mol/L。 三、铬的化合物及含铬废水的处理(24’) 铬元素(Chromium)的名称来源于希腊语“chroma”，意为颜色，这是因为许多铬的化合物都具有不同的颜色。这些多彩的含铬化合物存在如下转换关系： 12. Cr原子的基态电子排布式为______________，电子占据的最高能级的轨道形状为___________。 13. 下列判断不正确的选项是________。 A. 反应①体现了Cr2O3具有酸性氧化物的性质 B. 反应②中H2O2作氧化剂 C. 反应③中稀硫酸体现了酸性与氧化性 D. 向最后得到的橙色溶液中加入适量稀NaOH溶液，溶液可变为黄色 14. 写出反应②的化学方程式：___________________。 铬及其化合物应用广泛，但在工业生产过程中往往会产生有毒的含铬(+6价)近中性废水，需要对废水进行处理方可排放。目前，工业上常采用电化学处理法处理含铬近中性废水，将铬元素转化为氢氧化物沉淀去除。 15. 电化学处理法使用Fe阳极和石墨阴极电解处理含铬(+6价)近中性废水。电解过程中，其中一个电极上产生可燃性气体。 (i)请写出产生可燃性气体的电极反应：___________________。 (ii)下列说法正确的是___________。(不定项) A．某电极上发生反应：Fe-3e-=Fe3+ B．某电极上发生反应：Fe3++e-=Fe2+ C．电解池中沉淀的主要成分为Fe(OH)3与Cr(OH)3 D．反应过程中，由于Fe3+与Cr3+发生水解，使得废水的pH持续下降 另一种利用钡盐沉淀法处理含铬废水的流程如下图所示： 已知：常温下，BaCr2O7、CaCr2O7易溶于水，而BaCrO4、CaCrO4等化合物的溶度积(Ksp)列于下表。 物质 CaSO4 CaCrO4 BaCrO4 BaSO4 Ksp 16. 根据上述处理流程与资料分析在废水中加入熟石灰的作用：____________________。 17. 某地对部分重金属污染物的排放标准如下表所示。若滤液2经检测达到可排放标准，计算滤液2中Ba2+的浓度范围(用mol/L表示，保留2位小数)___________。O-16 Cr-52 Ba-137 污染物项目 排放限值(单位：mg/L) 铬(VI) 0.5 钡 2 18. 请结合“含铬化合物转换关系图”，并运用溶解平衡移动原理解释固体2转化为固体3、同时生成重铬酸(H2Cr2O7)的原理：____________________。 【答案】12. ①. ②. 球形 13. C 14. 15. ①. ②. BC 16. 熟石灰提供的可与废水中的生成​沉淀除去；同时碱性环境可使平衡正向移动，将转化为，便于后续生成沉淀去除铬  17. 18. 存在溶解平衡：，加入较浓硫酸后，一方面使平衡正向移动，减小；另一方面溶液中​浓度较高，由于的小于，与结合生成更难溶的沉淀，进一步使的溶解平衡正向移动，最终转化为，同时生成 【解析】 【12题详解】 Cr是24号元素，根据洪特规则特例，3d轨道半充满时体系更稳定，因此基态电子排布为；电子占据的最高能级为4s（受屏蔽效应影响，4s轨道能量高于3d），s轨道的空间形状为球形。 【13题详解】 A．酸性氧化物可与碱反应生成盐和水，反应①中​和KOH反应生成盐​，体现酸性氧化物的性质，A正确； B．反应②中​中+3价Cr被氧化为​中+6价Cr，​中O元素降价，作氧化剂，B正确； C．反应③的本质是，稀硫酸仅提供体现酸性，所有元素化合价无变化，没有体现氧化性，C错误； D．橙色的​在碱性条件下会转化为黄色的，加适量NaOH可实现颜色转变，D正确； 故选C。 【14题详解】 碱性环境中，被氧化为，​被还原为，根据得失电子守恒和原子守恒，化学方程式为。 【15题详解】 (i)阴极水电离出的H+得电子生成可燃性气体，电极反应为。  (ii)A．Fe阳极发生反应，不会直接生成，A错误； B．阳极生成的还原+6价Cr为，过量的可在阴极得电子生成循环参与反应，B正确； C．处理后溶液pH升高，、均转化为氢氧化物沉淀、，C正确； D．电解过程中阴极生成，且水解产生的H+会被消耗，废水pH不会持续下降，反而逐渐升高，D错误； 故选BC。 【16题详解】 结合已知可溶、难溶，以及的很小，熟石灰的两个作用分别是除硫酸根、调节pH将重铬酸根转化为铬酸根。 【17题详解】 钡排放上限： ，铬(VI)排放上限： ，要铬达标则 ，结合的，最终保留两位小数，为。 【18题详解】 存在溶解平衡：，加入较浓硫酸后，一方面使平衡正向移动，减小；另一方面溶液中​浓度较高，由于的小于，与结合生成更难溶的沉淀，进一步使的溶解平衡正向移动，最终转化为，同时生成。 四、草酸的制备与应用(25’) 草酸是一种用途广泛的有机弱酸，可溶于水。某同学设计了如图所示的装置(夹持仪器省略)，用于制备一定量的草酸晶体(H2C2O4·H2O)，并验证该晶体具有的某些性质。 19. 仪器a的名称为___________。 20. 装置B的作用是除去H2S、PH3，其中硫酸铜与PH3发生反应生成H3PO4、H2SO4和Cu，写出该反应的化学方程式：___________________。 21. 草酸在装置C中生成，相应的化学方程式为___________，使草酸从装置C中分离出来的操作是___________、___________、过滤、洗涤、干燥。 22. 草酸溶液的配制与部分性质的验证。 ①草酸溶液的配制：配制250mL0.100mol/L草酸溶液，所需的仪器有___________(填选项字母)。除此之外，还需要哪种玻璃仪器___________。 A．烧瓶 B．滴定管 C．玻璃棒 D．电子天平 ②草酸还原性的验证：取少量的酸性KMnO4溶液放入试管中，向试管中滴加草酸溶液至足量，观察到的现象是___________。 草酸可以用来制备很多重要有机试剂，例如草酰氯()，制备原理为：，制备装置如图所示： 相关物质的性质如表所示： 物质 甲苯 熔点/℃ 190℃左右升华 162℃左右升华 1.2 沸点/℃ 105 63 111 溶解性 溶于水、不溶于甲苯 遇水剧烈分解 遇水剧烈分解 溶于甲苯，遇水剧烈分解 略 实验过程：在三颈烧瓶中放入5.40g无水草酸和过量的五氯化磷，并通过仪器b加入10mL甲苯，控制三颈烧瓶内反应温度在50℃左右，反应一段时间，充分反应后通入一段时间N2，冷却实验装置，将三颈烧瓶内物质倒出，经一系列操作，得到粗产品。 23. 仪器c中盛放的试剂是___________，作用有___________________。 24. 反应后通入N2的目的是___________________。 25. 反应结束后，从三颈烧瓶中获得粗产品的主要分离操作名称为___________。 【答案】19. 恒压滴液漏斗 20. 21. ①. ②. 蒸发浓缩 ③. 冷却结晶 22. ①. CD ②. 250 mL容量瓶、烧杯和胶头滴管 ③. 紫红色溶液逐渐褪色（或变浅）至无色 23. ①. 碱石灰 ②. 吸收尾气，防止污染空气；同时防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶，使反应物/产物水解 24. 将装置内残留的有毒气体（如HCl）吹入吸收装置，确保被充分吸收，同时防止倒吸 25. 蒸馏 【解析】 【19题详解】 观察装置A，仪器a用于滴加饱和食盐水，且带有侧管连接烧瓶，以平衡气压，使液体顺利滴下。这种仪器称为恒压滴液漏斗（或恒压分液漏斗）。 【20题详解】 已知反应生成和。中为-3价，被氧化为+5价（），失去8个电子。中为+2价，被还原为0价（），得到2个电子。根据得失电子守恒，与的系数比1:4。配平化学方程式：。 【21题详解】 化学方程式：装置A产生（，含杂质），B除杂后，纯净的进入C，与浓硝酸在催化剂下反应。浓硝酸作氧化剂，被还原为。乙炔（）中为-1价，草酸（）中为+3价，每个失去8个电子；中N为+5价，还原为（+4价），得到1个电子。故与的系数比为1:8。方程式为：。 分离操作：草酸晶体（）从溶液中析出，由于草酸溶解度随温度变化较大，通常采用蒸发浓缩、冷却结晶（或降温结晶），然后过滤、洗涤、干燥。 【22题详解】 ①计算所需草酸质量，用电子天平（D）称量，在烧杯中溶解，用玻璃棒（C）搅拌和引流，在250 mL容量瓶中定容，用胶头滴管滴加。A烧瓶（不用），B滴定管（不用），C玻璃棒（用），D电子天平（用）。故答案选C、D。还需要的主要玻璃仪器是250 mL容量瓶、烧杯和胶头滴管。 ②酸性具有强氧化性，草酸具有还原性，二者发生氧化还原反应，被还原为无色的。现象是：紫红色溶液逐渐褪色（或变浅）至无色。 【23题详解】 反应原理生成，且、草酰氯等遇水剧烈分解，需防止空气中水蒸气进入。仪器c为干燥管，盛放碱石灰（或固体等）。作用：吸收反应生成的尾气，防止污染空气；同时防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶，使反应物/产物水解。 【24题详解】 反应生成的需排出。通入可将装置内残留的吹入吸收装置，确保被充分吸收，同时防止倒吸或水解。 【25题详解】 反应后混合物包含：不溶于甲苯的草酸（已反应）、过量的（升华或固体）、生成的（沸点105℃）、草酰氯（沸点63℃）和甲苯（沸点111℃）。草酰氯溶于甲苯，沸点差异大（63℃vs111℃vs105℃）。通过蒸馏（或分馏）可分离出沸点较低的草酰氯。 五、[Co(NH3)5Cl]Cl2的制备(20’) 钴的配位化合物在化学研究、工业和生物领域有广泛应用。[Co(NH3)5Cl]Cl2是一种易溶于热水，微溶于冷水，难溶于乙醇的紫红色晶体，可利用如图装置制备。 已知：①[Co(NH3)6]2+具有较强还原性，但Co2+不易被氧化；②[Co(NH3)5H2O]Cl3为深红色晶体。 具体实验步骤如下： Ⅰ．向含有12.5 g NH4Cl水溶液中，加入25.0 g研细的晶体，得到混合溶液； Ⅱ．将上述混合液倒入仪器A中，用冰水浴冷却，利用仪器B分批次加入75mL试剂X，并充分搅拌，无沉淀析出； Ⅲ．利用仪器C逐滴加入20 mL试剂Y，水浴加热至50~60 ℃，不断搅拌溶液，直到气泡终止放出，溶液变为深红色； Ⅳ．再换另一个仪器C慢慢注入75 mL浓盐酸，50~60 ℃水浴加热20 min，再用冰水浴冷却至室温，便有大量紫红色晶体析出，过滤； Ⅴ．依次用不同试剂洗涤晶体，再将晶体转移至烘箱中干燥1小时，最终得到m g产品。 26. 将晶体放在___________(仪器名称)研细。上图装置存在的一处缺陷是___________。 27. 步骤Ⅱ、步骤Ⅲ中使用试剂X和试剂Y分别选择如下___________、___________(填标号)。步骤II与步骤III顺序不宜颠倒的原因是_________________。 ①NaOH溶液　②浓氨水　③30%双氧水　④KMnO4溶液 28. 已知配合物内界均存在“解离”，如：[Co(NH3)5H2O]3+Co3++5NH3+H2O。请从平衡移动的角度解释步骤IV中浓盐酸的作用___________。步骤V中使用了3种洗涤试剂：冰水、乙醇、冷的盐酸，最后洗涤使用的洗涤剂应为___________。 29. 最终获得产品会含少量杂质[Co(NH3)4Cl2]Cl或[Co(NH3)6]Cl3，这两种化合物的配位数分别为___________和___________。 产品组成可表示为[Co(NH3)xCly]Clz，通过测定z值可进一步测定产品纯度： 实验I：称取一定质量的产品溶解后，加入几滴K2CrO4溶液作指示剂，用c mol/L AgNO3标准溶液滴定，当出现砖红色沉淀Ag2CrO4时达到滴定终点，此时消耗AgNO3标准溶液V1 mL。 实验Ⅱ：另取相同质量的产品，加入V2 mL稍过量c mol/L AgNO3标准溶液，加热至沸使钴配合物分解，加入硝基苯静置、分层，将白色沉淀完全包裹(不参加后续反应)，再加入几滴Fe(NO3)3溶液作指示剂，用c mol/L KSCN标准溶液滴定剩余的AgNO3，达终点时消耗V3 mL。 已知：Ksp(AgCl)=1.56×10-10，Ksp(AgSCN)=1.0×10-12。 30. 实验II滴定终点的确定方法为_____________________，则到达终点。 31. 通过计算，得y=___________(用V1、V2和V3表示)。 32. 若实验Ⅱ中加入硝基苯的量太少，会导致x值___________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。 【答案】26. ①. 研钵 ②. 没有尾气处理装置 27. ①. ② ②. ③ ③. 因为不易被氧化，而形成氨配合物后具有较强的还原性，更容易被双氧水氧化 28. ①. 浓盐酸提供了高浓度的，促使平衡 向正反应方向移动，进而拉动 的解离平衡向正向移动，最终促使生成目标产物 ②. 乙醇 29. ①. 6 ②. 6 30. 当滴入最后一滴KSCN标准溶液时，溶液变为血红色，且半分钟内不褪色 31. 32. 偏大 【解析】 【分析】在NH4Cl和CoCl2混合溶液中加入浓氨水，发生反应(碱性过强会生成钴的氢氧化物)，再用H2O2氧化，可得，反应方程式为：，再加入浓盐酸，使得反应，平衡正向移动，冷却后可得到晶体，以此解答。 【26题详解】 研磨固体药品的专用仪器为研钵；实验中使用浓氨水，氨气易挥发污染环境，图示装置的长导管仅起到冷凝回流作用，缺少吸收逸出氨气的尾气处理装置。 【27题详解】 步骤Ⅱ加入试剂X无沉淀析出，目的是提供足量形成二价钴的氨配离子，因此选浓氨水；步骤Ⅲ需要将还原性的氧化为三价钴配合物，选绿色氧化剂30%双氧水，高锰酸钾会引入杂质离子不符合要求。由于已知信息明确指出不易被氧化，必须先加入浓氨水使其转化为还原性强的 ，再加入氧化剂才能顺利发生氧化反应，因此顺序不能颠倒。 【28题详解】 根据已知信息，配合物内界存在解离： ，加入浓盐酸后，溶液中浓度极大增加，与解离出的 和结合形成，从而打破了原有的解离平衡，使其不断向右移动转化为目标配合物。洗涤顺序：先用冰水洗去可溶性杂质、减少产物溶解损失，再用冷盐酸进一步利用同离子效应降低产物溶解，最后用乙醇洗涤，乙醇易挥发可快速带走晶体表面残留水分，便于后续干燥。 【29题详解】 配位数是直接与中心原子成键的配位原子总数，两个配合物的中心离子均与6个配位原子结合：中4个的N、2个内界的Cl共6个配位原子；中6个​的N共6个配位原子，配位数均为6。 【30题详解】  本实验用作指示剂，滴定过程中优先与生成AgSCN白色沉淀，当被完全消耗后，过量的一滴与结合生成血红色的，指示滴定终点。 【31题详解】 实验Ⅰ滴定的是外界游离的，1 mol产品对应消耗 mol ​，即；实验Ⅱ将配合物完全分解，滴定的是总，总物质的量为，1 mol产品中总Cl为mol。已知，因此、​，两式消去，整理得。 【32题详解】 硝基苯的作用是包裹AgCl沉淀，避免AgCl转化为溶解度更小的AgSCN。结合配位数为6得，硝基苯量太少会使偏大，计算得偏小，偏大。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年度第一学期 高三化学限时作业4 (满分100分，60分钟完成。答案一律写在答题纸上) 一、托伐普坦的合成(21’) 托伐普坦是一种治疗心血管疾病的药物，其前体(XII)的合成如图(部分试剂条件略去)。 已知： 1. 上述路线中IⅡ的反应类型是___________；IIⅢ的反应类型是___________。 2. 化合物Ⅲ的同分异构体中，同时满足下列条件的有___________种(不考虑立体异构)。 ①结构中含有-NH2、-Cl、HCOO- ②苯环上有2个取代基 其中核磁共振氢谱有5组峰，峰面积之比为2：2：2：1：1的有___________种(不考虑立体异构)。 3. Y的结构简式为___________。 4. V中官能团的名称为___________。 5. Ⅷ中使用NaHCO3的作用是___________。 6. 结构VII存在___________对对映异构体、___________对顺反异构体。 A．0 B．1 C．2 D．4 7. 对比下述I合成IV的路线与原合成路线，说明下述合成路线的不足之处：______________________。 二、黄铁矿脱硫(10’) 黄铁矿(主要成分FeS2)是一种储量丰富的铁矿资源，但其中的硫元素会污染环境。科学家设计了一种利用黄铁矿同步实现CO2还原产甲酸和脱硫的新方法，过程如图所示： 8. 根据反应过程图，写出工业上利用烧碱捕获二氧化碳的离子方程式：___________________。 9. FeS2在反应过程中与碳酸氢钠形成中间产物FeCO3，写出FeCO3在300 ℃下转化为Fe3O4和甲酸的化学方程式：___________________。 该实验设计方法称为“一锅法”，其核心理念是通过在同一个反应系统中整合多个反应步骤，从而简化合成流程，提高效率。为了从原料(FeS2、NaHCO3)出发得到目标产物(甲酸和更高品位的铁矿石)，科学家们对反应条件进行了探索与优化。 其中，甲酸产率。 10. 图(a)表示的是相同时间内甲酸产率随FeS2投入量的关系图。已知该时间段内甲酸均未能达到该条件下的最大产率。请结合“反应过程图”，推测黄铁矿(FeS2)投入量较少时甲酸产率不高的可能原因___________________。 11. 由图判断该反应最佳的反应温度以及原料添加量(或浓度)分别为___________________。 三、铬的化合物及含铬废水的处理(24’) 铬元素(Chromium)的名称来源于希腊语“chroma”，意为颜色，这是因为许多铬的化合物都具有不同的颜色。这些多彩的含铬化合物存在如下转换关系： 12. Cr原子的基态电子排布式为______________，电子占据的最高能级的轨道形状为___________。 13. 下列判断不正确的选项是________。 A. 反应①体现了Cr2O3具有酸性氧化物的性质 B. 反应②中H2O2作氧化剂 C. 反应③中稀硫酸体现了酸性与氧化性 D. 向最后得到的橙色溶液中加入适量稀NaOH溶液，溶液可变为黄色 14. 写出反应②的化学方程式：___________________。 铬及其化合物应用广泛，但在工业生产过程中往往会产生有毒的含铬(+6价)近中性废水，需要对废水进行处理方可排放。目前，工业上常采用电化学处理法处理含铬近中性废水，将铬元素转化为氢氧化物沉淀去除。 15. 电化学处理法使用Fe阳极和石墨阴极电解处理含铬(+6价)近中性废水。电解过程中，其中一个电极上产生可燃性气体。 (i)请写出产生可燃性气体的电极反应：___________________。 (ii)下列说法正确的是___________。(不定项) A．某电极上发生反应：Fe-3e-=Fe3+ B．某电极上发生反应：Fe3++e-=Fe2+ C．电解池中沉淀的主要成分为Fe(OH)3与Cr(OH)3 D．反应过程中，由于Fe3+与Cr3+发生水解，使得废水的pH持续下降 另一种利用钡盐沉淀法处理含铬废水的流程如下图所示： 已知：常温下，BaCr2O7、CaCr2O7易溶于水，而BaCrO4、CaCrO4等化合物的溶度积(Ksp)列于下表。 物质 CaSO4 CaCrO4 BaCrO4 BaSO4 Ksp 16. 根据上述处理流程与资料分析在废水中加入熟石灰的作用：____________________。 17. 某地对部分重金属污染物的排放标准如下表所示。若滤液2经检测达到可排放标准，计算滤液2中Ba2+的浓度范围(用mol/L表示，保留2位小数)___________。O-16 Cr-52 Ba-137 污染物项目 排放限值(单位：mg/L) 铬(VI) 0.5 钡 2 18. 请结合“含铬化合物转换关系图”，并运用溶解平衡移动原理解释固体2转化为固体3、同时生成重铬酸(H2Cr2O7)的原理：____________________。 四、草酸的制备与应用(25’) 草酸是一种用途广泛的有机弱酸，可溶于水。某同学设计了如图所示的装置(夹持仪器省略)，用于制备一定量的草酸晶体(H2C2O4·H2O)，并验证该晶体具有的某些性质。 19. 仪器a的名称为___________。 20. 装置B的作用是除去H2S、PH3，其中硫酸铜与PH3发生反应生成H3PO4、H2SO4和Cu，写出该反应的化学方程式：___________________。 21. 草酸在装置C中生成，相应的化学方程式为___________，使草酸从装置C中分离出来的操作是___________、___________、过滤、洗涤、干燥。 22. 草酸溶液的配制与部分性质的验证。 ①草酸溶液的配制：配制250mL0.100mol/L草酸溶液，所需的仪器有___________(填选项字母)。除此之外，还需要哪种玻璃仪器___________。 A．烧瓶 B．滴定管 C．玻璃棒 D．电子天平 ②草酸还原性的验证：取少量的酸性KMnO4溶液放入试管中，向试管中滴加草酸溶液至足量，观察到的现象是___________。 草酸可以用来制备很多重要有机试剂，例如草酰氯()，制备原理为：，制备装置如图所示： 相关物质的性质如表所示： 物质 甲苯 熔点/℃ 190℃左右升华 162℃左右升华 1.2 沸点/℃ 105 63 111 溶解性 溶于水、不溶于甲苯 遇水剧烈分解 遇水剧烈分解 溶于甲苯，遇水剧烈分解 略 实验过程：在三颈烧瓶中放入5.40g无水草酸和过量的五氯化磷，并通过仪器b加入10mL甲苯，控制三颈烧瓶内反应温度在50℃左右，反应一段时间，充分反应后通入一段时间N2，冷却实验装置，将三颈烧瓶内物质倒出，经一系列操作，得到粗产品。 23. 仪器c中盛放的试剂是___________，作用有___________________。 24. 反应后通入N2的目的是___________________。 25. 反应结束后，从三颈烧瓶中获得粗产品的主要分离操作名称为___________。 五、[Co(NH3)5Cl]Cl2的制备(20’) 钴的配位化合物在化学研究、工业和生物领域有广泛应用。[Co(NH3)5Cl]Cl2是一种易溶于热水，微溶于冷水，难溶于乙醇的紫红色晶体，可利用如图装置制备。 已知：①[Co(NH3)6]2+具有较强还原性，但Co2+不易被氧化；②[Co(NH3)5H2O]Cl3为深红色晶体。 具体实验步骤如下： Ⅰ．向含有12.5 g NH4Cl水溶液中，加入25.0 g研细的晶体，得到混合溶液； Ⅱ．将上述混合液倒入仪器A中，用冰水浴冷却，利用仪器B分批次加入75mL试剂X，并充分搅拌，无沉淀析出； Ⅲ．利用仪器C逐滴加入20 mL试剂Y，水浴加热至50~60 ℃，不断搅拌溶液，直到气泡终止放出，溶液变为深红色； Ⅳ．再换另一个仪器C慢慢注入75 mL浓盐酸，50~60 ℃水浴加热20 min，再用冰水浴冷却至室温，便有大量紫红色晶体析出，过滤； Ⅴ．依次用不同试剂洗涤晶体，再将晶体转移至烘箱中干燥1小时，最终得到m g产品。 26. 将晶体放在___________(仪器名称)研细。上图装置存在的一处缺陷是___________。 27. 步骤Ⅱ、步骤Ⅲ中使用试剂X和试剂Y分别选择如下___________、___________(填标号)。步骤II与步骤III顺序不宜颠倒的原因是_________________。 ①NaOH溶液　②浓氨水　③30%双氧水　④KMnO4溶液 28. 已知配合物内界均存在“解离”，如：[Co(NH3)5H2O]3+Co3++5NH3+H2O。请从平衡移动的角度解释步骤IV中浓盐酸的作用___________。步骤V中使用了3种洗涤试剂：冰水、乙醇、冷的盐酸，最后洗涤使用的洗涤剂应为___________。 29. 最终获得产品会含少量杂质[Co(NH3)4Cl2]Cl或[Co(NH3)6]Cl3，这两种化合物的配位数分别为___________和___________。 产品组成可表示为[Co(NH3)xCly]Clz，通过测定z值可进一步测定产品纯度： 实验I：称取一定质量的产品溶解后，加入几滴K2CrO4溶液作指示剂，用c mol/L AgNO3标准溶液滴定，当出现砖红色沉淀Ag2CrO4时达到滴定终点，此时消耗AgNO3标准溶液V1 mL。 实验Ⅱ：另取相同质量的产品，加入V2 mL稍过量c mol/L AgNO3标准溶液，加热至沸使钴配合物分解，加入硝基苯静置、分层，将白色沉淀完全包裹(不参加后续反应)，再加入几滴Fe(NO3)3溶液作指示剂，用c mol/L KSCN标准溶液滴定剩余的AgNO3，达终点时消耗V3 mL。 已知：Ksp(AgCl)=1.56×10-10，Ksp(AgSCN)=1.0×10-12。 30. 实验II滴定终点的确定方法为_____________________，则到达终点。 31. 通过计算，得y=___________(用V1、V2和V3表示)。 32. 若实验Ⅱ中加入硝基苯的量太少，会导致x值___________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $