資源簡(jiǎn)介

(共75張PPT)
專題十一　化學(xué)工藝流程
真題研練·析考情
核心突破·提能力
模考精練·抓落實(shí)
真題研練·析考情
真 題 研 練
1.[2023·新課標(biāo)卷]鉻和釩具有廣泛用途。鉻釩渣中鉻和釩以低價(jià)態(tài)含氧酸鹽形式存在，主要雜質(zhì)為鐵、鋁、硅、磷等的化合物，從鉻釩渣中分離提取鉻和釩的一種流程如下圖所示：
已知：最高價(jià)鉻酸根在酸性介質(zhì)中以存在，在堿性介質(zhì)中以存在。
回答下列問(wèn)題：
(1)煅燒過(guò)程中，釩和鉻被氧化為相應(yīng)的最高價(jià)含氧酸鹽，其中含鉻化合物主要為_(kāi)_______(填化學(xué)式)。
(2)水浸渣中主要有SiO2和________。
(3)“沉淀”步驟調(diào)pH到弱堿性，主要除去的雜質(zhì)是________。
(4)“除硅磷”步驟中，使硅、磷分別以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，該步需要控制溶液的pH≈9以達(dá)到最好的除雜效果，若pH<9時(shí)，會(huì)導(dǎo)致_______________________；
pH>9時(shí)，會(huì)導(dǎo)致____________________。
Na2CrO4
Fe2O3
Al(OH)3
不利于形成MgNH4PO4沉淀
不能形成MgSiO3沉淀
(5)“分離釩”步驟中，將溶液pH調(diào)到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1時(shí)，溶解為或VO3＋；在堿性條件下，溶解為或，上述性質(zhì)說(shuō)明V2O5具有________(填標(biāo)號(hào))。
A．酸性　　　　B．堿性　　　　C．兩性
(6)“還原”步驟中加入焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)溶液，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________________________________________。
C
+10H＋===4Cr3＋＋6S＋5H2O
解析：由題給流程可知，鉻釩渣在氫氧化鈉和空氣中煅燒，將釩、鉻、鐵、鋁、硅、磷等元素轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的最高價(jià)含氧酸鹽。煅燒渣加入水浸取、過(guò)濾得到含有二氧化硅、氧化鐵的濾渣和濾液；向?yàn)V液中加入稀硫酸調(diào)節(jié)溶液pH將轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀，過(guò)濾得到Al(OH)3濾渣和濾液；向?yàn)V液中加入硫酸鎂溶液、硫酸銨溶液將硅元素、磷元素轉(zhuǎn)化為MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，過(guò)濾得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的濾渣和濾液；向?yàn)V液中加入稀硫酸調(diào)節(jié)溶液pH將釩元素轉(zhuǎn)化為五氧化二釩，過(guò)濾得到五氧化二釩和濾液；向?yàn)V液中加入焦亞硫酸鈉溶液將鉻元素轉(zhuǎn)化為三價(jià)鉻離子，調(diào)節(jié)溶液pH將鉻元素轉(zhuǎn)化為氫氧化鉻沉淀，過(guò)濾得到氫氧化鉻。
(4)由分析可知，加入硫酸鎂溶液、硫酸銨溶液的目的是將硅元素、磷元素轉(zhuǎn)化為MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，若溶液pH<9時(shí)，會(huì)導(dǎo)致磷元素不能形成MgNH4PO4沉淀，若溶液pH>9時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鎂離子生成氫氧化鎂沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，導(dǎo)致產(chǎn)品中混有雜質(zhì)；(5)由題給信息可知，五氧化二釩是能與酸溶液反應(yīng)生成鹽和水，也能與堿溶液反應(yīng)生成鹽和水的兩性氧化物，故選C；(6)由題意可知，還原步驟中加入焦亞硫酸鈉溶液的目的是將鉻元素轉(zhuǎn)化為鉻離子，反應(yīng)的離子方程式為 +10H＋===4Cr3＋＋6S＋5H2O。
2．[2023·湖南卷]超純Ga(CH3)3是制備第三代半導(dǎo)體的支撐源材料之一。近年來(lái)，我國(guó)科技工作者開(kāi)發(fā)了超純純化、超純分析和超純灌裝一系列高新技術(shù)，在研制超純Ga(CH3)3方面取得了顯著成果。工業(yè)上以粗鎵為原料，制備超純的工藝流程如下：
已知：①金屬Ga的化學(xué)性質(zhì)和Al相似，Ga的熔點(diǎn)為29.8 ℃；
②Et2O(乙醚)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作為配體；
③相關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)：
物質(zhì) Ga(CH3)3 Et2O CH3I NR3
沸點(diǎn)/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8
回答下列問(wèn)題：
(1)晶體Ga(CH3)3的晶體類型是________；
(2)“電解精煉”裝置如圖所示，電解池溫度控制在40～45 ℃的原因是_____________________________________________________，
陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________；
分子晶體
電解精煉溫度需在鎵的熔點(diǎn)以上
＋2H2O＋3e－===Ga＋4OH－
(3)“合成Ga(CH3)3(Et2O)”工序中的產(chǎn)物還包括MgI2和CH3MgI，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________________________；
(4)“殘?jiān)苯?jīng)純水處理，能產(chǎn)生可燃性氣體，該氣體主要成分是________；
(5)下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是________；
A．流程中Et2O得到了循環(huán)利用
B．流程中，“合成Ga2Mg5”至“工序X”需在無(wú)水無(wú)氧的條件下進(jìn)行
C．“工序X”的作用是解配Ga(CH3)3(NR3)，并蒸出Ga(CH3)3
D．用核磁共振氫譜不能區(qū)分Ga(CH3)3和CH3I
Ga2Mg5＋8CH3I＋2Et2O===2Ga(CH3)3(Et2O)＋3MgI2＋2CH3MgI
CH4
D
(6)直接分解Ga(CH3)3(Et2O)不能制備超純Ga(CH3)3，而本流程采用“配體交換”工藝制備超純Ga(CH3)3的理由是_____________________________________________________
__________；
(7)比較分子中的C—Ga—C鍵角大小：Ga(CH3)3________ Ga(CH3)3(Et2O)(填“＞”“＜”或“＝”)，其原因？。
Ga(CH3)3和Et2O的沸點(diǎn)接近，而和NR3的沸點(diǎn)相差較大，解配后可以分離出Ga(CH3)3
>
Ga(CH3)3中Ga為sp2雜化，Ga(CH3)3(Et2O)中Ga為sp3雜化
解析：(1)晶體Ga(CH3)3的沸點(diǎn)較低，為分子晶體。(2)鎵的熔點(diǎn)為29.8 ℃，電解精煉溫度需高于鎵的熔點(diǎn)，因此電解池溫度控制在40～45 ℃。Ga和Al的性質(zhì)相似，電解精煉過(guò)程中粗鎵在陽(yáng)極失電子產(chǎn)生的Ga3＋在NaOH溶液中形成遷移到陰極，得電子被還原為Ga，故陰極反應(yīng)為＋2H2O＋3e－===Ga＋4OH－。(3)根據(jù)原子守恒，結(jié)合流程圖中物質(zhì)轉(zhuǎn)化配平，得反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ga2Mg5＋8CH3I＋2Et2O===2Ga(CH3)3(Et2O)＋3MgI2＋2CH3MgI。(4)由(3)可知，殘?jiān)泻珻H3MgI，結(jié)合元素守恒可知，其和水反應(yīng)生成的可燃性氣體為CH4。(5)由已知②、③，結(jié)合流程圖可知，溶劑蒸發(fā)、配體交換時(shí)Et2O得以循環(huán)利用，A項(xiàng)正確；高純Ga能與H2O、O2反應(yīng)，CH3I、能與水反應(yīng)，有機(jī)物能與O2反應(yīng)，故B項(xiàng)正確；配體交換時(shí)NR3和Ga(CH3)3(Et2O)反應(yīng)得到(NR3)和Et2O，則工序X為解配Ga(CH3)3(NR3)，并利用和NR3的沸點(diǎn)相差較大蒸出，C項(xiàng)正確；和CH3I中均只有1種氫原子，核磁共振氫譜均只有一組吸收峰，但吸收強(qiáng)度不同，可以鑒別，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(7)Ga(CH3)3中Ga為sp2雜化(Et2O)中Ga為sp3雜化，因此C—Ga—C鍵角大小：Ga(CH3)3>Ga(CH3)3(Et2O)。
3．[2022·湖北卷]全球?qū)︿囐Y源的需求不斷增長(zhǎng)，“鹽湖提鋰”越來(lái)越受到重視。某興趣小組取鹽湖水進(jìn)行濃縮和初步除雜后，得到濃縮鹵水(含有Na＋、Li＋、Cl－和少量Mg2＋、Ca2＋)，并設(shè)計(jì)了以下流程通過(guò)制備碳酸鋰來(lái)提取鋰。
25 ℃時(shí)相關(guān)物質(zhì)的參數(shù)如下：LiOH的溶解度：12.4 g/100 gH2O
化合物 Mg(OH)2 Ca(OH)2 CaCO3 Li2CO3
Ksp 5.6×10－12 5.5×10－6 2.8×10－9 2.5×10－2
回答下列問(wèn)題：
(1)“沉淀1”為_(kāi)_______。
(2)向“濾液1”中加入適量固體Li2CO3的目的是
__________________________________________。
(3)為提高Li2CO3的析出量和純度，“操作A”依次為_(kāi)_______、________、洗滌。
Mg(OH)2
將Ca2＋轉(zhuǎn)化成CaCO3沉淀除去，同時(shí)不引入新雜質(zhì)
蒸發(fā)濃縮
趁熱過(guò)濾
(4)有同學(xué)建議用“侯氏制堿法”的原理制備Li2CO3。查閱資料后，發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)對(duì)常溫下的Li2CO3有不同的描述：①是白色固體；②尚未從溶液中分離出來(lái)。為探究LiHCO3的性質(zhì)，將飽和LiCl溶液與飽和NaHCO3溶液等體積混合，起初無(wú)明顯變化，隨后溶液變渾濁并伴有氣泡冒出，最終生成白色沉淀。上述現(xiàn)象說(shuō)明，在該實(shí)驗(yàn)條件下LiHCO3________(填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”)，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________。
(5)他們結(jié)合(4)的探究結(jié)果，擬將原流程中向“濾液2”加入Na2CO3改為通入CO2。這一改動(dòng)能否達(dá)到相同的效果，作出你的判斷并給出理由？
不穩(wěn)定
===LiHCO3，2LiHCO3===Li2CO3↓ ＋ CO2↑＋ H2O
能達(dá)到相同效果，因?yàn)楦臑橥ㄈ脒^(guò)量的CO2，則LiOH轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)iHCO3，結(jié)合(4)的探究結(jié)果，LiHCO3也會(huì)很快分解產(chǎn)生Li2CO3，所以這一改動(dòng)能達(dá)到相同的效果
解析：(1)濃縮鹵水中含有Mg2＋，當(dāng)加入石灰乳后，轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀，所以沉淀1為Mg(OH)2；(2)濾液1中含有Na＋、Li＋、Cl－和Ca2＋，結(jié)合已知條件：LiOH的溶解度和化合物的溶度積常數(shù)，可推測(cè)，加入Li2CO3的目的是將Ca2＋轉(zhuǎn)化成CaCO3沉淀除去，同時(shí)不引入新雜質(zhì)；(3)由Li2CO3的溶解度曲線可知，溫度升高，Li2CO3的溶解度降低，即在溫度高時(shí)，溶解度小，有利于析出，所以為提高Li2CO3的析出量和純度，需要在較高溫度下析出并過(guò)濾得到沉淀，即依次蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾、洗滌；(4)飽和LiCl和飽和NaHCO3等體積混合后，產(chǎn)生了LiHCO3和NaCl，隨后LiHCO3不穩(wěn)定，分解產(chǎn)生了CO2和Li2CO3，涉及方程式有： === LiHCO3，2LiHCO3=== Li2CO3↓ ＋ CO2↑＋ H2O；(5)“濾液2”中含有LiOH，加入Na2CO3，目的是將LiOH轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)i2CO3。若改為通入過(guò)量的CO2，則LiOH轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)iHCO3，結(jié)合(4)的探究結(jié)果，LiHCO3也會(huì)很快分解產(chǎn)生Li2CO3，所以這一改動(dòng)能達(dá)到相同的效果。
4．[2022·廣東卷]稀土(RE)包括鑭、釔等元素，是高科技發(fā)展的關(guān)鍵支撐。我國(guó)南方特有的稀土礦可用離子交換法處理，一種從該類礦(含鐵、鋁等元素)中提取稀土的工藝如下：
已知：月桂酸(C11H23COOH)熔點(diǎn)為44℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均難溶于水。該工藝條件下，稀土離子保持＋3價(jià)不變；(C11H23COO)2Mg的Ksp＝1.8×10－8，Al(OH)3開(kāi)始溶解時(shí)的pH為8.8；有關(guān)金屬離子沉淀的相關(guān)pH見(jiàn)下表。
離子 SMg2＋ Fe3＋ Al3＋ RE3＋
開(kāi)始沉淀時(shí)的pH 8.8 1.5 3.6 6.2～7.4
沉淀完全時(shí)的pH / 3.2 4.7 /
(1)“氧化調(diào)pH”中，化合價(jià)有變化的金屬離子是________。
(2)“過(guò)濾1”前，用NaOH溶液調(diào)pH至____________的范圍內(nèi)，該過(guò)程中Al3＋發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)____________________________。
(3)“過(guò)濾2”后，濾餅中檢測(cè)不到Mg元素，濾液2中Mg2＋濃度為2.7 g·L－1。為盡可能多地提取RE3＋，可提高月桂酸鈉的加入量，但應(yīng)確保“過(guò)濾2”前的溶液中c(C11H23COO－)低于________(保留兩位有效數(shù)字)。
Fe2＋
4.7≤pH＜6.2
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
4.0×10－4
(4)①“加熱攪拌”有利于加快RE3＋溶出、提高產(chǎn)率，其原因是_______________________。
②“操作X”的過(guò)程為：先________，再固液分離。
(5)該工藝中，可再生循環(huán)利用的物質(zhì)有________(寫化學(xué)式)。
(6)稀土元素釔(Y)可用于制備高活性的合金類催化劑Pt3Y。
①還原YCl3和PtCl4熔融鹽制備Pt3Y時(shí)，生成1 mol Pt3Y轉(zhuǎn)移________mol電子。
②Pt3Y/C用作氫氧燃料電池電極材料時(shí)，能在堿性溶液中高效催化O2的還原，發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)_______________________。
加熱攪拌可加快反應(yīng)速率
冷卻結(jié)晶
MgSO4
15
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析：(1)由題意知，“氧化調(diào)pH”中只有鐵是變價(jià)金屬，鋁和稀土金屬元素均為＋3價(jià)，F(xiàn)e2＋被氧化為Fe3＋。(2)“過(guò)濾1”所得“濾渣”為Fe(OH)3和Al(OH)3，應(yīng)調(diào)節(jié)的pH范圍為4.7≤pH<6.2，pH小于6.2是防止RE3＋開(kāi)始沉淀。該過(guò)程中Al3＋與OH－反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀。(3)“濾液2”中Mg2＋濃度為2.7 g·L－1，其物質(zhì)的量濃度為0.112 5 mol·L－1，Ksp[(C11H23COO)2Mg]＝c2(C11H23COO－)·c(Mg2＋)，c2(C11H23COO－)＝(1.8×10－8/0.112 5) mol2·L－2＝16×10－8 mol2·L－2，c(C11H23COO－)＝ mol·L－1＝4.0×10－4mol·L－1，若c(C11H23COO－)大于4.0×10－4 mol·L－1，則形成的“濾餅”中會(huì)混入(C11H23COO)2Mg。(4)①“濾餅”的主要成分為(C11H23COO)3RE，為難溶物，攪拌可以增加其與鹽酸的接觸面積，加熱也可以加快固體的溶解，進(jìn)而加快反應(yīng)速率。②加熱攪拌的溫度為55 ℃，而月桂酸的熔點(diǎn)為44 ℃，所以“操作X”(過(guò)濾)前，先要冷卻結(jié)晶，使月桂酸變成固體。(5)“濾液2”中含有MgSO4，可以用作“浸取”時(shí)加入的“酸化MgSO4溶液”。(6)①YCl3中Y為＋3價(jià)，PtCl4中Pt為＋4價(jià)，Pt3Y為合金，Pt和Y均可以看成0價(jià)，若生成1 mol Pt3Y，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為(4×3＋3×1) mol＝15 mol。②在氫氧燃料電池的堿性介質(zhì)中，O2得電子與水反應(yīng)生成OH－。
考情分析
題型 考點(diǎn) 預(yù)測(cè)
以工藝流程圖為載體的無(wú)機(jī)綜合題 原料的預(yù)處理及實(shí)驗(yàn)條件的選擇 化學(xué)工藝流程題一般是陌生復(fù)雜的情境，多以工業(yè)流程圖的形式呈現(xiàn)，主要考查元素及其化合物性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)原理及基本實(shí)驗(yàn)操作，常會(huì)涉及定量計(jì)算。需要關(guān)注以下幾個(gè)方面：(1)常見(jiàn)工業(yè)生產(chǎn)都會(huì)涉及除雜和分離等環(huán)節(jié)，特別常用的是通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的pH達(dá)到除雜或分離的目的，注意元素化合物的轉(zhuǎn)化和實(shí)驗(yàn)基本操作的結(jié)合，常涉及除雜及離子的檢驗(yàn)等。(2)對(duì)于產(chǎn)品的提取問(wèn)題(由溶液到固體主要經(jīng)歷蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌、干燥、保存等)這也是流程圖題中的新變化。
物質(zhì)成分的判斷及循環(huán)利用 化學(xué)(離子)方程式的書(shū)寫 分離、提純的實(shí)驗(yàn)操作、成分檢驗(yàn) 選用試劑、操作的目的或原因 電化學(xué)的簡(jiǎn)單考查 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià) 轉(zhuǎn)化率的分析判斷 Ksp的計(jì)算及應(yīng)用 物質(zhì)含量的測(cè)定 核心突破·提能力
考點(diǎn)1　化工流程中原料預(yù)處理及反應(yīng)條件的控制
核 心 梳 理
1.原料預(yù)處理的方法及目的
處理方法 目的
固體原料粉碎或研磨 減小顆粒直徑增大反應(yīng)物接觸面積，增大浸取時(shí)的反應(yīng)速率，提高浸取率
煅燒或灼燒 ①除去硫、碳單質(zhì)；②有機(jī)物轉(zhuǎn)化、除去有機(jī)物；③高溫下原料與空氣中氧氣反應(yīng)；④除去受熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)等
酸浸 ①溶解轉(zhuǎn)變成可溶物進(jìn)入溶液中，以達(dá)到與難溶物分離的目的；②去氧化物(膜)
堿溶 ①除去金屬表面的油污；②溶解鋁、氧化鋁等
加熱 ①加快反應(yīng)速率或溶解速率；②促進(jìn)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；③除雜，除去受熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl等物質(zhì)；④使沸點(diǎn)相對(duì)較低或易升華的原料氣化；⑤煮沸時(shí)促進(jìn)溶液中的氣體(如氧氣)揮發(fā)逸出等
2.反應(yīng)條件的控制及目的
條件控制 目的
反應(yīng)物用 量或濃度 ①酸浸時(shí)提高酸的濃度可提高礦石中某金屬元素的浸取率；②增大便宜、易得的反應(yīng)物的濃度，可以提高其他物質(zhì)的利用率，使反應(yīng)充分進(jìn)行；③增大物質(zhì)濃度可以加快反應(yīng)速率，使平衡發(fā)生移動(dòng)等
降溫 ①防止某物質(zhì)在高溫時(shí)溶解(或分解)；②使化學(xué)平衡向著題目要求的方向(放熱反應(yīng)方向)移動(dòng)；③使某個(gè)沸點(diǎn)較高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)分離等；④降低某些晶體的溶解度，減少損失等
控溫 ①結(jié)晶獲得所需物質(zhì)；②防止某種物質(zhì)(如H2O2、草酸、濃硝酸、銨鹽等)溫度過(guò)高時(shí)會(huì)分解或揮發(fā)；③使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)出來(lái)；④使催化劑的活性達(dá)到最好；⑤防止副反應(yīng)的發(fā)生等
加入氧化劑 (或還原劑) ①轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的價(jià)態(tài)；②除去雜質(zhì)離子[如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后調(diào)溶液的pH，使其轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去]
加入沉淀劑 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化鈉、硫化銨、硫化亞鐵等)；②加入可溶性碳酸鹽，生成碳酸鹽沉淀；③加入氟化鈉，除去Ca2＋、Mg2＋
pH控制 ①生成金屬氫氧化物，以達(dá)到除去金屬離子的目的；②抑制鹽類水解；③促進(jìn)鹽類水解生成沉淀，有利于過(guò)濾分離
典 題 精 研
考向 原料預(yù)處理及反應(yīng)條件的控制與選擇
例1 Ce2(CO3)3可用于催化劑載體及功能材料的制備。天然獨(dú)居石中，鈰(Ce)主要以CePO4形式存在，還含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物質(zhì)。以獨(dú)居石為原料制備Ce2·nH2O的工藝流程如下：
(1)為提高“水浸”效率，可采取的措施有
________________________(至少寫兩條)；
(2)加入絮凝劑的目的是
________________________________________________；
解析：(1)為提高“水浸”效率，可采取攪拌、適當(dāng)升高溫度、研碎等措施。(2)Fe(OH)3和Al(OH)3是膠狀沉淀，不能完全被過(guò)濾掉，故加入絮·凝劑強(qiáng)化沉降Fe(OH)3和Al(OH)3。
攪拌、適當(dāng)升高溫度(合理即可)
強(qiáng)化沉降和Al(OH)3
練1 鈀催化劑(主要成分為Pd、α Al2O3，還含少量鐵、銅等元素)在使用過(guò)程中，Pd易被氧化為難溶于酸的PdO而失活。一種從廢鈀催化劑中回收海綿鈀的工藝流程如圖。
(1)“還原ⅰ”加入甲酸的目的是還原________(填化學(xué)式)。
PdO
(2)“酸浸”過(guò)程：
①?gòu)木G色化學(xué)要求出發(fā)，酸浸液應(yīng)選擇________(填標(biāo)號(hào))。
A．王水(濃硝酸和濃鹽酸按體積比1∶3混合)
B．鹽酸和Cl2
C．鹽酸和H2O2
②溫度、固液比對(duì)浸取率的影響如圖，則“酸浸”的最佳條件為_(kāi)___________________________________。
C
溫度控制在75℃～80℃，固液比為4∶1
解析：(1)鈀催化劑在使用過(guò)程中， Pd 易被氧化為難溶于酸的 PdO 而失活，“還原ⅰ”加入甲酸的目的是還原 PdO。(2)①王水有很強(qiáng)的氧化性和揮發(fā)性，且王水不穩(wěn)定，容易分解得到氯氣，氯氣有毒，所以從綠色化學(xué)要求出發(fā)，酸浸液應(yīng)選擇鹽酸和H2O2，故選C。②從圖中可以看出，當(dāng)溫度在75℃～80℃時(shí)，浸取率最大，能達(dá)到98%～99%，固液比為4∶1時(shí)，浸取率也最大，能達(dá)到98%，故“酸浸”的最佳條件為溫度控制在75℃～80℃，固液比為4∶1。
考點(diǎn)2　化工流程中物質(zhì)的分離與提純
核 心 梳 理
1.化工生產(chǎn)過(guò)程中分離、提純、除雜
化工生產(chǎn)過(guò)程中分離、提純、除雜等環(huán)節(jié)，與高中化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)的操作緊密聯(lián)系，包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥、蒸餾、萃取、分液等基本實(shí)驗(yàn)操作及原理，并要熟悉所用到的相關(guān)儀器。
2．常考分離、提純的方法及操作
(1)從溶液中獲取晶體的方法及實(shí)驗(yàn)操作
①溶解度受溫度影響較小的(如NaCl)采取蒸發(fā)結(jié)晶的方法，實(shí)驗(yàn)過(guò)程為：蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾(如果溫度下降，雜質(zhì)也會(huì)以晶體的形式析出來(lái))、洗滌、干燥。
②溶解度受溫度影響較大、帶有結(jié)晶水的鹽或可水解的鹽，采取冷卻結(jié)晶的方法，實(shí)驗(yàn)過(guò)程為：蒸發(fā)濃縮(至少有晶膜出現(xiàn))、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌(冰水洗、熱水洗、乙醇洗等)、干燥。
(2)固體物質(zhì)的洗滌
洗滌試劑 適用范圍 目的
蒸餾水 冷水 產(chǎn)物不溶于水 除去固體表面吸附著的可溶性粒子，可適當(dāng)降低固體因?yàn)槿芙舛斐傻膿p失
熱水 有特殊的物質(zhì)其溶解度隨著溫度升高而下降 除去固體表面吸附著的可溶性粒子，可適當(dāng)降低固體因?yàn)闇囟茸兓芙舛斐傻膿p失
有機(jī)溶劑(酒精、丙酮等) 固體易溶于水、難溶于有機(jī)溶劑 減少固體溶解；利用有機(jī)溶劑的揮發(fā)性除去固體表面的水分，產(chǎn)品易干燥
飽和溶液 對(duì)純度要求不高的產(chǎn)品 減少固體溶解
酸、堿溶液 產(chǎn)物不溶于酸、堿 除去固體表面吸附著的可溶于酸、堿的雜質(zhì)；減少固體溶解
洗滌沉淀的方法：向過(guò)濾器中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流下后，重復(fù)操作2～3次 檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法：取少量最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴入××試劑，若未出現(xiàn)特征反應(yīng)現(xiàn)象，則沉淀洗滌干凈 (3)減壓蒸發(fā)的原因：減壓蒸發(fā)降低了蒸發(fā)溫度，可以防止某物質(zhì)分解(如H 2O2、濃硝酸、NH4HCO3)或失去結(jié)晶水(如題目要求制備結(jié)晶水合物產(chǎn)品)。
(4)萃取與反萃取
①萃取：利用物質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度不同，將物質(zhì)從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑的過(guò)程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。
②反萃取：用反萃取劑使被萃取物從負(fù)載有機(jī)相返回水相的過(guò)程，為萃取的逆過(guò)程。
(5)其他
①蒸發(fā)時(shí)的氣體氛圍抑制水解：如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時(shí)，應(yīng)在HCl的氣流中加熱，以防其水解。
②減壓蒸餾的原因：減小壓強(qiáng)，使液體沸點(diǎn)降低，防止受熱分解、氧化等。

典 題 精 研
考向 化工流程中物質(zhì)的分離與提純
例2 磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3，為節(jié)約和充分利用資源，通過(guò)如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。
該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH見(jiàn)下表：
回答下列問(wèn)題：
(1)“水浸”后“濾液”的pH約為2.0，在“分步沉淀”時(shí)用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6，依次析出的金屬離子是_________________。
(2)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”，最適合的酸是________。“酸溶渣”的成分是________、________。
(3)將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經(jīng)處理得________，循環(huán)利用。
金屬離子 Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Ca2＋
開(kāi)始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4
沉淀完全(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH 3.2 4.7 11.1 13.8
Fe3＋、Al3＋、Mg2＋
硫酸
SiO2
CaSO4
(NH4)2SO4
解析：(1)結(jié)合相關(guān)金屬離子開(kāi)始沉淀以及沉淀完全時(shí)的pH可知，加氨水調(diào)節(jié)pH至11.6的過(guò)程中，F(xiàn)e3＋、Al3＋、Mg2＋依次沉淀。(2)由于常見(jiàn)的鹽酸和硝酸均具有揮發(fā)性，且水浸渣需在160 ℃酸溶，因此最適宜的酸為硫酸。由于SiO2不溶于硫酸，焙燒過(guò)程中得到的CaSO4難溶于水，故酸溶渣的成分為SiO2、CaSO4。(3)結(jié)合圖示流程可知，母液①中含有氨水、硫酸銨，母液②中含有硫酸，二者混合后再吸收尾氣NH3，經(jīng)處理得到(NH4)2SO4。
方法規(guī)律
循環(huán)物質(zhì)的確定
練2 工業(yè)上常采用堆浸—反萃取—電積法從鋅礦(主要成分為ZnS，含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等雜質(zhì))中獲得鋅，其流程如圖所示。
已知：①“堆浸”時(shí)金屬硫化物均轉(zhuǎn)化為硫酸鹽；②pH較高時(shí)，氫氧化氧鐵為膠狀沉淀；③在我國(guó)，富礦少、貧礦多，品位低于5%的礦山屬于貧礦。回答下列問(wèn)題：
(1)“萃取”時(shí)需要進(jìn)行多次萃取且合并萃取液，其目的是_____________________________________，操作③的名稱為_(kāi)_______，此流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有鋅、萃取劑和________。
(2)反萃液的主要成分為ZnSO4，可通過(guò)一系列反應(yīng)制備對(duì)可見(jiàn)光敏感的半導(dǎo)體催化劑。其中在無(wú)氧條件下灼燒ZnFe2(C2O4)3·6H2O獲得產(chǎn)品ZnFe2O4時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
___________________________________________________________，
灼燒時(shí)需要借助馬弗爐(Mufflefurnace，一種通用的加熱設(shè)備，通常叫電爐等)和下列哪些儀器________(填字母)共同完成。
充分萃取，提高Zn2＋的萃取率、以提高Zn2＋的利用率
分液
H2SO4
ZnFe2(C2O4)3·6H2OZnFe2O4＋4CO↑＋2CO2↑＋6H2O
e
解析：(1)“萃取”時(shí)需要進(jìn)行多次萃取且合并萃取液，其目的是充分萃取，提高Zn2＋的萃取率、以提高Zn2＋的利用率，由題干信息可知，操作③分離兩種互不相溶的液體，則該分離操作的名稱為分液，電解反萃液是電解硫酸鋅溶液，得到Zn和H2SO4，此流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有鋅、萃取劑和H2SO4。(2)反萃液的主要成分為ZnSO4，可通過(guò)一系列反應(yīng)制備對(duì)可見(jiàn)光敏感的半導(dǎo)體催化劑ZnFe2O4。其中在無(wú)氧條件下灼燒ZnFe2(C2O4)3·6H2O獲得產(chǎn)品ZnFe2O4時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：ZnFe2(C2O4)3·6H2OZnFe2O4＋4CO↑＋2CO2↑＋6H2O，灼燒固體應(yīng)該在坩堝中進(jìn)行。
考點(diǎn)3　化工流程中方程式的書(shū)寫與計(jì)算
核 心 梳 理
1.化工流程中化學(xué)方程式的書(shū)寫思路
獲取信息 首先根據(jù)題給材料中的信息寫出部分反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式，再根據(jù)反應(yīng)前后元素化合價(jià)有無(wú)變化判斷反應(yīng)類型
確定類型 類型1 元素化合價(jià)無(wú)變化則為非氧化還原反應(yīng)，遵循質(zhì)量守恒定律
類型2 元素化合價(jià)有變化則為氧化還原反應(yīng)，除遵循質(zhì)量守恒外，還要遵循得失電子守恒規(guī)律
規(guī)范作答 最后根據(jù)題目要求寫出化學(xué)方程式或離子方程式(需要遵循電荷守恒規(guī)律)即可
2.化工流程中的有關(guān)計(jì)算
(1)有關(guān)Ksp的計(jì)算
常考形式有：①判斷能否沉淀；②判斷能否沉淀完全；③計(jì)算某一離子的濃度；④沉淀生成和沉淀完全時(shí)pH的計(jì)算。
(2)產(chǎn)率、純度的計(jì)算
①計(jì)算公式
純度＝×100%
產(chǎn)物的產(chǎn)率＝×100%
②計(jì)算方法：守恒法或關(guān)系式法。

典 題 精 研
考向 化工流程中方程式的書(shū)寫與計(jì)算
例3 用軟錳礦(主要成分為MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制備高純MnCO3的工藝流程如下：
已知：MnO2是一種兩性氧化物；25 ℃時(shí)相關(guān)物質(zhì)的Ksp見(jiàn)下表。
物質(zhì) Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2
Ksp 1×10－16.3 1×10－38.6 1×10－32.3 1×10－12.7
回答下列問(wèn)題：
(1)軟錳礦預(yù)先粉碎的目的是
__________________________________，
MnO2與BaS溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)化為MnO的化學(xué)方程式為
___________________________________________________________。
(2)凈化時(shí)需先加入的試劑X為_(kāi)_______(填化學(xué)式)，再使用氨水調(diào)溶液的pH，則pH的理論最小值為_(kāi)_______(當(dāng)溶液中某離子濃度c≤1.0×10－5 mol·L－1時(shí)，可認(rèn)為該離子沉淀完全)。
(3)碳化過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
___________________________________________________________。
增大接觸面積，充分反應(yīng)，提高反應(yīng)速率
MnO2＋BaS＋H2O===Ba(OH)2＋MnO＋S
H2O2
4.9
＋NH3·H2O===MnCO3↓＋＋H2O
解析：(1)對(duì)軟錳礦進(jìn)行粉碎，其表面積增大，在后續(xù)加入硫化鋇溶液時(shí)，固體與溶液接觸面積大，充分反應(yīng)，能提高反應(yīng)速率。分析該制備工藝流程圖可知，“反應(yīng)”操作中硫化鋇中的硫元素轉(zhuǎn)化為硫單質(zhì)，硫化鋇中的鋇元素轉(zhuǎn)化為氫氧化鋇，故軟錳礦中的二氧化錳在“反應(yīng)”操作中被硫化鋇中的S2－還原，Mn元素由＋4價(jià)轉(zhuǎn)化為＋2價(jià)，故MnO2與BaS溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)化為MnO的化學(xué)方程式是MnO2＋BaS＋H2O===Ba(OH)2＋MnO＋S。(2)由軟錳礦中的雜質(zhì)成分有Fe3O4可知，其經(jīng)過(guò)與S2－的“反應(yīng)”操作后主要以Fe2＋形式存在，結(jié)合表中四種氫氧化物的溶度積數(shù)據(jù)，為減少M(fèi)n(OH)2的損失，需將Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，然后再調(diào)節(jié)溶液pH，使雜質(zhì)Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，故“凈化”操作中需加入氧化劑，結(jié)合后續(xù)操作中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化可知，“凈化”操作中加入的試劑X為過(guò)氧化氫(H2O2)溶液。對(duì)比表中的溶度積數(shù)據(jù)可知，相較于Fe(OH)3，Al(OH)3的溶度積較大，若要除去Al(OH)3、Fe(OH)3兩種雜質(zhì)，以前者的溶度積進(jìn)行計(jì)算，推知調(diào)節(jié)溶液的pH大小，由已知信息可知，沉淀完全的最大金屬離子濃度為1.0×10－5 mol·L－1，此時(shí)c3(OH－)＝Ksp[Al(OH)3]/c(Al3＋)＝＝1×10－27.3 mol3·L－3，則c(OH－)＝1×10－9.1 mol·L－1，c(H＋)＝ mol·L－1＝，此時(shí)pH＝4.9。(3)由工藝流程圖中的“碳化”操作可知，該操作中加入的物質(zhì)是碳酸氫銨、氨水，而“壓濾”操作后的濾液中含Mn2＋，由目標(biāo)產(chǎn)物可知，該反應(yīng)的生成物中有碳酸錳，故“碳化”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是+NH3·H2O===MnCO3↓＋＋H2O。
練3 某廢釩渣(主要成分為V2O3，含有少量Al2O3、CaO)為原料生產(chǎn)V2O5的工藝流程如圖：
已知：釩酸(H3VO4)是強(qiáng)酸，NH4VO3難溶于水；＋5價(jià)釩在溶液中的主要存在形式與溶液pH的關(guān)系如表。
pH 4～6 6～8 8～10 10～12
主要離子
(1)已知Ca(VO3)2難溶于水，可溶于鹽酸。若“酸浸”時(shí)溶液的pH＝4，則Ca(VO3)2溶于鹽酸的離子方程式為
______________________________________________。
(2)Ksp(CaCO3)＝m，Ksp[Ca3(VO4)2]＝n；則反應(yīng)Ca3(VO4)2(s)＋3 2 (aq)＋3CaCO3(s)的平衡常數(shù)為_(kāi)___________。(用含m、n的代數(shù)式表示)
(3)NH4VO3灼燒脫氨可得V2O5。在硫酸酸化條件下，V2O5可與草酸(H2C2O4)溶液反應(yīng)得到含VO2＋的溶液，反應(yīng)的離子方程式為
____________________________________________。
＋2H2O
V2O5＋ H2C2O4＋4H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋3H2O
(4)測(cè)定產(chǎn)品中V2O5的純度：取a g產(chǎn)品用硫酸溶解得(VO2)2SO4溶液，加入b1mL c1 mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2溶液(＋2H＋＋Fe2＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O)，再用c2 mol·L－1KMnO4溶液滴定過(guò)量的(NH4)2Fe(SO4)2至終點(diǎn)，消耗KMnO4溶液的體積為b2 mL。已知被還原為Mn2＋，假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)。則產(chǎn)品中V2O5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是___________(V2O5的摩爾質(zhì)量為M g·mol－1)。
%
解析：由題給流程可知，廢釩渣中加入CaO在空氣中焙燒時(shí)，V2O3與CaO、空氣中的氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Ca(VO3)2，Al2O3與CaO反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Ca(AlO2)2；向焙燒后的固體中加入鹽酸，將Ca(VO3)2轉(zhuǎn)化為H3VO4，Ca(AlO2)2轉(zhuǎn)化為沉淀，過(guò)濾得到含有Al(OH)3的濾渣1和含有H3VO4的濾液；向?yàn)V液中加入石灰乳，將H3VO4轉(zhuǎn)化為Ca3(VO4)2沉淀，過(guò)濾得到濾液1和Ca3(VO4)2；向中加入碳酸銨溶液，將Ca3(VO4)2轉(zhuǎn)化為(NH3)3VO4，過(guò)濾得到含有CaCO3的濾渣2和含有(NH3)3VO4的濾液；向?yàn)V液中加入氯化銨固體，將(NH3)3VO4轉(zhuǎn)化為NH4VO3沉淀，過(guò)濾得到濾液2和NH4VO3；NH4VO3灼燒脫氨制得V2O5。(1)酸浸前將塊狀固體粉碎，可以增大反應(yīng)物的接觸面積，加快酸浸速率，使酸浸更加充分；由表格信息可知，溶液pH為4時(shí)，釩元素在溶液中以形式存在，則Ca(VO3)2與鹽酸反應(yīng)生成CaCl2、VO2Cl和H2O，反應(yīng)的離子方程式為＋2H2O。
(2)由方程式可知，反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝＝＝。(3)由題意可知，在硫酸酸化條件下，V2O5與H2C2O4溶液反應(yīng)生成VO2＋、CO2和H2O，反應(yīng)的離子方程式為V2O5＋ H2C2O4＋4H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋3H2O。(4)測(cè)定產(chǎn)品中五氧化二釩的純度時(shí)，五氧化二釩和高錳酸鉀為反應(yīng)的氧化劑，硫酸亞鐵銨為還原劑，由得失電子數(shù)目守恒可得：n(Fe2＋)＝2n(V2O5)+)，由題給數(shù)據(jù)可得五氧化二釩的物質(zhì)的量為＝mol，則樣品中五氧化二釩的純度為×100%＝%。
模考精練·抓落實(shí)
1．LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關(guān)注。由菱錳礦(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制備LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，
Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33，Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16。
回答下列問(wèn)題：
(1)硫酸溶礦主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________。為提高溶礦速率，可采取的措施________(舉1例)。
(2)加入少量MnO2的作用是________________。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是_____________________________________。
MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑
粉碎菱錳礦
將Fe2＋氧化為Fe3＋
Fe3＋可以催化H2O2分解
(3)溶礦反應(yīng)完成后，反應(yīng)器中溶液pH＝4，此時(shí)c(Fe3＋)＝________ mol·L－1；用石灰乳調(diào)節(jié)至pH≈7，除去的金屬離子是________。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2＋，生成的沉淀有_________。
(5)在電解槽中，發(fā)生電解反應(yīng)的離子方程式為
_________________________________________________________。
隨著電解反應(yīng)進(jìn)行，為保持電解液成分穩(wěn)定，應(yīng)不斷________。電解廢液可在反應(yīng)器中循環(huán)利用。
(6)煅燒窯中，生成LiMn2O4反應(yīng)的化學(xué)方程式是
_________________________________________________。
2.8×10－9
Al3＋
BaSO4、NiS
Mn2＋＋2H2OH2↑＋MnO2↓＋2H＋
加水
2Li2CO3＋8MnO24LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑
解析：根據(jù)題給的流程，將菱錳礦置于反應(yīng)器中，加入硫酸和MnO2，可將固體溶解為離子，將雜質(zhì)中的Fe、Ni、Al等元素物質(zhì)也轉(zhuǎn)化為其離子形式，同時(shí)，加入的MnO2可以將溶液中的Fe2＋氧化為Fe3＋；隨后將溶液pH調(diào)至約等于7，此時(shí)，根據(jù)已知條件給出的三種氫氧化物的溶度積可知，可以將溶液中的Al3＋沉淀出來(lái)；隨后加入BaS，可以將溶液中的Ni2＋沉淀，得到相應(yīng)的濾渣；后溶液中含有大量的Mn2＋，將此溶液置于電解槽中電解，得到MnO2，將MnO2與碳酸鋰共同煅燒得到最終產(chǎn)物L(fēng)iMn2O4。
(1)菱錳礦中主要含有MnCO3，加入硫酸后可以與其反應(yīng)，硫酸溶礦主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑；為提高溶礦速率，可以將菱錳礦粉碎。
(2)根據(jù)分析，加入MnO2的作用是將酸溶后溶液中含有的Fe2＋氧化為Fe3＋，但不宜使用H2O2氧化Fe2＋，因?yàn)镸n2＋和氧化后生成的Fe3＋可以催化H2O2分解，原料利用率低。
(3)溶礦完成以后，反應(yīng)器中溶液pH＝4，此時(shí)溶液中c(OH－)＝1.0×10－10 mol·L－1，此時(shí)體系中含有的c(Fe3＋)＝＝2.8×10－9 mol·L－1，這時(shí)，溶液中的c(Fe3＋)小于1.0×10－5，認(rèn)為Fe3＋已經(jīng)沉淀完全；用石灰乳調(diào)節(jié)至pH≈7，這時(shí)溶液中c(OH－)＝1.0×10－7 mol·L－1，溶液中c(Al3＋)＝1.3×10－12 mol·L－1，c(Ni2＋)＝5.5×10－2mol·L－1，c(Al3＋)小于1.0×10－5，Al3＋沉淀完全，這一階段除去的金屬離子是Al3＋。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2＋，此時(shí)溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為===BaSO4↓＋NiS↓，生成的沉淀有BaSO4、NiS。
(5)在電解槽中，Mn2＋發(fā)生反應(yīng)生成MnO2，反應(yīng)的離子方程式為Mn2＋＋2H2OH2↑＋MnO2↓＋2H＋；電解時(shí)電解液中消耗水、生成H2SO4，為保持電解液成分穩(wěn)定，應(yīng)不斷補(bǔ)充水。
(6)煅燒窯中MnO2與Li2CO3發(fā)生反應(yīng)生成LiMn2O4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Li2CO3＋8MnO24LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑。
2．以銀錳精礦(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化錳礦(主要含MnO2)為原料聯(lián)合提取銀和錳的一種流程示意圖如下。
已知：酸性條件下，MnO2的氧化性強(qiáng)于Fe3＋。
(1)“浸錳”過(guò)程是在H2SO4溶液中使礦石中的錳元素浸出，同時(shí)去除FeS2，有利于后續(xù)銀的浸出；礦石中的銀以Ag2S的形式殘留于浸錳渣中。
①“浸錳”過(guò)程中，發(fā)生反應(yīng)MnS＋2H＋===Mn2＋＋H2S↑，則可推斷：Ksp(MnS)______(填“>”或“<”)Ksp(Ag2S)。
②在H2SO4溶液中，銀錳精礦中的FeS2和氧化錳礦中的MnO2發(fā)生反應(yīng)，則浸錳液中主要的金屬陽(yáng)離子有__________。
>
Fe3＋、Mn2＋
(2)“浸銀”時(shí)，使用過(guò)量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作為浸出劑，將Ag2S中的銀以[AgCl2]－形式浸出。
①將“浸銀”反應(yīng)的離子方程式補(bǔ)充完整：
②結(jié)合平衡移動(dòng)原理，解釋浸出劑中Cl－、H＋的作用：
__________________________________________________________。
2Fe3＋＋Ag2S＋4Cl－ 2Fe2＋＋2[AgCl2]－＋S
Cl－與Ag2S電離出的Ag＋結(jié)合生成[AgCl2]－，使平衡正向移動(dòng)，提高Ag2S的浸出率；H＋可抑制Fe3＋水解，防止生成Fe(OH)3沉淀
(3)“沉銀”過(guò)程中需要過(guò)量的鐵粉作為還原劑。
①該步反應(yīng)的離子方程式有
______________________________________________。
②一定溫度下，Ag的沉淀率隨反應(yīng)時(shí)間的變化如圖所示。解釋t分鐘后Ag的沉淀率逐漸減小的原因：________________________。
(4)結(jié)合“浸錳”過(guò)程，從兩種礦石中各物質(zhì)利用的角度，分析聯(lián)合提取銀和錳的優(yōu)勢(shì)：________________________________________。
2[AgCl2]－＋Fe===Fe2＋＋2Ag＋4Cl－、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
Fe2＋被氧氣氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋把Ag氧化為Ag＋
可將兩種礦石中的錳元素同時(shí)提取到浸錳液中，得到MnSO4，同時(shí)將銀元素和錳元素分離開(kāi)；生成的Fe3＋還可以用于浸銀，節(jié)約氧化劑
解析：(1)①“浸錳”過(guò)程中，礦石中的銀以Ag2S的形式殘留于浸錳渣中，MnS發(fā)生反應(yīng)MnS＋2H＋===Mn2＋＋H2S↑，硫化錳溶于強(qiáng)酸而硫化銀不溶于強(qiáng)酸，則可推斷：Ksp(MnS)>Ksp(Ag2S)；
②根據(jù)信息，在H2SO4溶液中二氧化錳可將Fe2＋氧化為Fe3＋，自身被還原為Mn2＋，則浸錳液中主要的金屬陽(yáng)離子有Fe3＋、Mn2＋。
(2)①Ag2S中S元素化合價(jià)升高，F(xiàn)e元素化合價(jià)降低，根據(jù)得失電子守恒、元素守恒，該離子方程式為2Fe3＋＋Ag2S＋4Cl－ 2Fe2＋＋2[AgCl2]－＋S；
②Cl－與Ag2S電離出的Ag＋結(jié)合生成[AgCl2]－，使平衡正向移動(dòng)，提高Ag2S的浸出率；H＋可抑制Fe3＋水解，防止生成Fe(OH)3沉淀。
(3)①鐵粉可將[AgCl2]－還原為單質(zhì)銀，過(guò)量的鐵粉還可以與鐵離子發(fā)生反應(yīng)，因此離子方程式為2[AgCl2]－＋Fe===Fe2＋＋2Ag＋4Cl－、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；
②溶液中生成的Fe2＋會(huì)被空氣中的氧氣緩慢氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋把部分Ag氧化為Ag＋，因此t min后銀的沉淀率逐漸降低。
(4)聯(lián)合提取銀和錳的優(yōu)勢(shì)在于“浸錳”過(guò)程可將兩種礦石中的錳元素同時(shí)提取到浸錳液中，將銀元素和錳元素分離開(kāi)，利用MnO2的氧化性將FeS2中的Fe2＋氧化為Fe3＋，同時(shí)生成的Fe3＋還可以用于浸銀，節(jié)約氧化劑，同時(shí)得到MnSO4。
3．鈰可用作優(yōu)良的環(huán)保材料，現(xiàn)以氟碳鈰礦(CeFCO3，含F(xiàn)e2O3、FeO等雜質(zhì))為原料制備鈰，其工藝流程如圖所示：
已知：
①濾渣Ⅰ主要成分是難溶于水的Ce(BF4)3；Ksp[Fe(OH)3]＝8×10－38；②Ksp[Ce(OH)3]＝1×10－22；③lg 2＝0.3。
回答下列問(wèn)題：
(1)粉碎“焙燒”時(shí)，氧化數(shù)據(jù)如表所示：
在對(duì)流空氣氧化爐中可大大縮短氧化時(shí)間的原因是_____________________________。
(2)用鹽酸和H3BO3提取Ce元素時(shí)，體現(xiàn)鹽酸的性質(zhì)有________，“濾渣Ⅰ”用飽和KCl溶液溶解時(shí)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，則“濾渣Ⅱ”主要成分為_(kāi)_______(化學(xué)式)。
空氣氧化法 氧化溫度/℃ 氧化率/% 氧化時(shí)間/h
暴露空氣中 450～500 80 14
對(duì)流空氣氧化爐中 450～500 98 6
增大了氣體與固體粉末間的接觸面積
酸性、還原性
KBF4
(3)“濾液Ⅰ”中c(Ce3＋)＝0.1 mol·L－1，用氨水調(diào)pH的范圍是________，“濾液Ⅱ”中加入NH4HCO3反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________________，若Ce2(CO3)3經(jīng)充分焙燒質(zhì)量減少5.8 t，則獲得CeO2的質(zhì)量為_(kāi)_______t。
(4)用過(guò)量鋁粉還原CeO2即可得Ce，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________，鋁粉必須過(guò)量的原因？
3.3≤pH<7
===Ce2(CO3)3＋3CO2↑＋3H2O
17.2
3CeO2＋4Al2Al2O3＋3Ce
使CeO2全部轉(zhuǎn)化為Ce；鋁與氧氣反應(yīng)，放出大量的熱，營(yíng)造高溫環(huán)境
解析：(1)在對(duì)流空氣氧化爐中可大大縮短氧化時(shí)間的原因是增大了氣體與固體粉末間的接觸面積。氟碳鈰礦含CeFCO3、Fe2O3、FeO等，在空氣中焙燒，Ce3＋在空氣中被氧化為Ce4＋，F(xiàn)e2＋氧化為Fe3＋，用鹽酸和H3BO3浸取，F(xiàn)e3＋進(jìn)入溶液，過(guò)濾分離，濾渣Ⅰ主要成分是難溶于水的，“濾渣Ⅰ”用飽和KCl溶液溶解時(shí)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成KBF4和CeCl3溶液，濾渣Ⅱ是KBF4。濾液ⅡCe3＋溶液中，再加入碳酸氫銨使Ce3＋沉淀為Ce2(CO3)3，最后灼燒分解生成CeO2，還原得到Ce。(2)用鹽酸和H3BO3提取Ce元素時(shí)，CeF4、CeO2、Fe2O3與鹽酸和H3BO3反應(yīng)生成了Ce(BF4)3、FeCl3，Ce元素由＋4變?yōu)椋?，硼元素化合價(jià)不變，所以只能是鹽酸體現(xiàn)酸性、還原性；濾渣Ⅰ主要成分是難溶于水的，“濾渣Ⅰ”用飽和KCl溶液溶解時(shí)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成KBF4和CeCl3溶液，則“濾渣Ⅱ”主要成分為KBF4(化學(xué)式)。
(3)“濾液Ⅰ”中c(Ce3＋)＝0.1 mol·L－1，Ce3＋開(kāi)始沉淀時(shí)，Ksp[Ce(OH)3]＝1×10－22，c(OH－)＝ mol·L－1＝10－7 mol·L－1，c(H＋)＝10－7 mol·L－1，pH＝7，鐵離子沉淀完全時(shí)，Ksp[Fe(OH)3]＝8×10－38，c(OH－)＝ mol·L－1＝2×10－11 mol·L－1，c(H＋)＝ mol·L－1＝ mol·L－1，pH＝－lg＝3.3，用氨水調(diào)pH的范圍是3.3≤pH<7，“濾液Ⅱ”中加入NH4HCO3反應(yīng)，生成碳酸鈰、二氧化碳和水，離子方程式為===Ce2(CO3)3＋3CO2↑＋3H2O；若Ce2(CO3)3經(jīng)充分焙燒質(zhì)量減少5.8 t，由差量法：
2Ce2(CO3)3＋O2===6CO2＋4CeO2　　 Δm
4×172 t 232 t
　 m 5.8 t
m＝ t＝17.2 t 則獲得CeO2的質(zhì)量為17.2 t。
(4)用過(guò)量鋁粉還原CeO2即可得Ce，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CeO2＋4Al2Al2O3＋3Ce，鋁粉必須過(guò)量的原因是使CeO2全部轉(zhuǎn)化為Ce；鋁與氧氣反應(yīng)，放出大量的熱，營(yíng)造高溫環(huán)境。
4．釕(Ru)為稀有元素，廣泛應(yīng)用于電子、航空航天、化工等領(lǐng)域。某含釕的廢渣主要成分為Ru、Pb、SiO2、Bi2O3，一種從中回收Ru制RuCl3的工藝流程如下：
(1)“氧化堿浸”時(shí)，兩種氧化劑在不同溫度下對(duì)釕浸出率和渣率分別如圖1、圖2所示，則適宜選擇的氧化劑為_(kāi)_______；最佳反應(yīng)溫度為_(kāi)_______。
NaClO
220℃
(2)濾液1中溶質(zhì)主要成分為、NaBiO2、NaHPbO2和________；NaHPbO2中Pb的化合價(jià)為_(kāi)_______；Bi2O3轉(zhuǎn)化為NaBiO2的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________。
(3)“還原”過(guò)程生成Ru(OH)4和乙醛，且pH明顯增大，則該過(guò)程的
離子反應(yīng)方程式為_(kāi)__________________________________________。
(4)“吸收”過(guò)程產(chǎn)生的氣體X經(jīng)Y溶液吸收后，經(jīng)進(jìn)一步處理可以循環(huán)利用，則X和Y的化學(xué)式分別為_(kāi)_______、________。
Na2SiO3
＋2價(jià)
Bi2O3＋2NaOH===2NaBiO2＋H2O　
＋CH3CH2OH＋2H2O―→Ru(OH)4↓＋ CH3CHO ＋2OH—
Cl2
NaOH
(5)RuCl3在有機(jī)合成中有重要應(yīng)用，其參與某有機(jī)物合成的路線如下圖3所示(HAc代表乙酸，Ph代表苯基)，則下列說(shuō)法正確的是________。
A．RuCl3為催化劑
B．H2O2作還原劑
C．HAc為中間產(chǎn)物
D．主要生成物為
D
解析：(1)由圖可知，相同溫度時(shí)，次氯酸鈉做氧化劑時(shí)的釕浸出率高于氯酸鈉、渣率低于氯酸鈉，則適宜選擇的氧化劑為次氯酸鈉；220℃時(shí)，釕浸出率最大、渣率最小；(2)由題給流程可知，含釕的廢料中加入氫氧化鈉溶液和次氯酸鈉溶液氧化堿浸時(shí)，Ru和Pb被氧化為和NaHPbO2，SiO2和Bi2O3與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na2SiO3和NaBiO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Bi2O3＋2NaOH===2NaBiO2＋H2O；過(guò)濾得到含有、NaBiO2、NaHPbO2和Na2SiO3的濾液1；Ru(OH)4在蒸餾條件下被氯酸鉀氧化為RuO4，RuO4與鹽酸反應(yīng)生成RuCl3、Cl2和H2O，RuCl3溶液經(jīng)結(jié)晶得到RuCl3；(3)由(2)分析可知，溶液中與乙醇反應(yīng)生成Ru(OH)4沉淀、乙醛和氫氧根離子，反應(yīng)的離子方程式為＋CH3CH2OH＋2H2O―→Ru(OH)4↓＋ CH3CHO ＋2OH—；
(4)由(2)分析可知，氣體X為氯氣，氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，經(jīng)進(jìn)一步處理得到的次氯酸鈉溶液可以循環(huán)利用，則Y為氫氧化鈉溶液；(5)由圖可知，Ru(Ac)3為反應(yīng)的催化劑，醋酸、過(guò)氧化氫、CH3CH===CHPh為反應(yīng)物， 和水是生成物，反應(yīng)中過(guò)氧化氫中氧元素化合價(jià)降低被還原，為反應(yīng)的氧化劑，故選D。(共103張PPT)
專題十二　綜合實(shí)驗(yàn)探究
真題研練·析考情
核心突破·提能力
模考精練·抓落實(shí)
真題研練·析考情
真題研練
1.[2023·新課標(biāo)卷]實(shí)驗(yàn)室由安息香制備二苯乙二酮的反應(yīng)式如下：
相關(guān)信息列表如下：
物質(zhì) 性狀 熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃ 溶解性
安息香 白色固體 133 344 難溶于冷水溶于熱水、乙醇、乙酸
二苯乙二酮 淡黃色固體 95 347 不溶于水溶于乙醇、苯、乙酸
冰乙酸 無(wú)色液體 17 118 與水、乙醇互溶
裝置示意圖如下圖所示，實(shí)驗(yàn)步驟為：
①在圓底燒瓶中加入10 mL冰乙酸、5 mL水及9.0 g FeCl3·6H2O，邊攪拌邊加熱，至固體全部溶解。
②停止加熱，待沸騰平息后加入2.0 g安息香，加熱回流45～60 min。
③加入50 mL水，煮沸后冷卻，有黃色固體析出。
④過(guò)濾，并用冷水洗滌固體3次，得到粗品。
⑤粗品用75%的乙醇重結(jié)晶，干燥后得淡黃色結(jié)晶1.6 g。
回答下列問(wèn)題：
(1)儀器A中應(yīng)加入____(填“水”或“油”)作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)。
(2)儀器B的名稱是__________；冷卻水應(yīng)從____(填“a”或“b”)口通入。
(3)實(shí)驗(yàn)步驟②中，安息香必須待沸騰平息后方可加入，其主要目的是________。
(4)在本實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)eCl3為氧化劑且過(guò)量，其還原產(chǎn)物為_(kāi)_______；某同學(xué)嘗試改進(jìn)本實(shí)驗(yàn)：采用催化量的FeCl3并通入空氣制備二苯乙二酮。該方案是否可行________？簡(jiǎn)述判斷理？。
油
球形冷凝管
a
防暴沸
FeCl2
可行
空氣可以將還原產(chǎn)物FeCl2又氧化為FeCl3，F(xiàn)eCl3可循環(huán)參與反應(yīng)
(5)本實(shí)驗(yàn)步驟①～③在乙酸體系中進(jìn)行，乙酸除作溶劑外，另一主要作用是防止________。
(6)若粗品中混有少量未氧化的安息香，可用少量____洗滌的方法除去(填標(biāo)號(hào))。若要得到更高純度的產(chǎn)品，可用重結(jié)晶的方法進(jìn)一步提純。
a．熱水　　 b．乙酸　c．冷水　　 d．乙醇
(7)本實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率最接近于________(填標(biāo)號(hào))。
a．85% b．80% c．75% d．70%
Fe3＋水解
a
b
解析：(1)該實(shí)驗(yàn)需要加熱使冰乙酸沸騰，冰乙酸的沸點(diǎn)超過(guò)了100℃，應(yīng)選擇油浴加熱，所以儀器A中應(yīng)加入油作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)；(2)根據(jù)儀器的結(jié)構(gòu)特征可知，B為球形冷凝管，為了充分冷卻，冷卻水應(yīng)從a口進(jìn)，b口出；(3)步驟②中，若沸騰時(shí)加入安息香(其室溫下為固體)，會(huì)暴沸，所以需要沸騰平息后加入；(4)FeCl3為氧化劑，則鐵的化合價(jià)降低，還原產(chǎn)物為FeCl2，若采用催化量的FeCl3并通入空氣制備二苯乙二酮，空氣可以將還原產(chǎn)物FeCl2又氧化為FeCl3，F(xiàn)eCl3可循環(huán)參與反應(yīng)；(5)FeCl3易水解，乙酸還可以防止Fe3＋水解；(6)根據(jù)安息香和二苯乙二酮的溶解特征，安息香溶于熱水，二苯乙二酮不溶于水，所以可以采用熱水洗滌粗品除去安息香；(7)2.0 g安息香(C14H12O2)的物質(zhì)的量約為0.009 4 mol，理論上可產(chǎn)生二苯乙二酮(C14H10O2)的物質(zhì)的量約為0.009 4 mol，質(zhì)量約為1.98 g，產(chǎn)率為×100%＝80.8%，最接近80%。
2．[2023·湖南卷]金屬Ni對(duì)H2有強(qiáng)吸附作用，被廣泛用于硝基或羰基等不飽和基團(tuán)的催化氫化反應(yīng)。將塊狀Ni轉(zhuǎn)化成多孔型雷尼Ni后，其催化活性顯著提高。
已知：①雷尼Ni暴露在空氣中可以自燃，在制備和使用時(shí)，需用水或有機(jī)溶劑保持其表面“濕潤(rùn)”；
②鄰硝基苯胺在極性有機(jī)溶劑中更有利于反應(yīng)的進(jìn)行。
某實(shí)驗(yàn)小組制備雷尼Ni并探究其催化氫化性能的實(shí)驗(yàn)如下：
步驟1：雷尼Ni的制備
步驟2：鄰硝基苯胺的催化氫化反應(yīng)
反應(yīng)的原理和實(shí)驗(yàn)裝置圖如下(夾持裝置和攪拌裝置略)。裝置Ⅰ用于儲(chǔ)存H2和監(jiān)測(cè)反應(yīng)過(guò)程。
回答下列問(wèn)題：
(1)操作(a)中，反應(yīng)的離子方程式是
___________________________________________________________；
(2)操作(d)中，判斷雷尼Ni被水洗凈的方法是
__________________________________________________________；
(3)操作(e)中，下列溶劑中最有利于步驟2中氫化反應(yīng)的是________；
A．丙酮 B．四氯化碳
C．乙醇 D．正己烷
＋3H2↑
向最后一次水洗液中加入酚酞，不變紅
C
(4)向集氣管中充入H2時(shí)，三通閥的孔路位置如下圖所示；發(fā)生氫化反應(yīng)時(shí)，集氣管向裝置Ⅱ供氣，此時(shí)孔路位置需調(diào)節(jié)為_(kāi)_______；
向集氣管中充入H2
集氣管向裝置Ⅱ供氣
(5)儀器M的名稱是__________；
(6)反應(yīng)前應(yīng)向裝置Ⅱ中通入N2一段時(shí)間，目的是___________________；
(7)如果將三頸瓶N中的導(dǎo)氣管口插入液面以下，可能導(dǎo)致的后果是_______________；
(8)判斷氫化反應(yīng)完全的現(xiàn)象是_______________________。
B
恒壓滴液漏斗　
排除空氣產(chǎn)生的干擾
雷尼Ni堵塞導(dǎo)管
水準(zhǔn)瓶中液面不再發(fā)生變化
解析：(1)結(jié)合圖示流程可知，操作(a)為用NaOH溶液處理Ni/Al合金，Al和NaOH溶液反應(yīng)生成NaAlO2和H2，離子方程式為＋3H2↑。(2)水洗的上一步是堿洗，若雷尼Ni被水洗凈，則最后一次水洗液中不含堿，加入酚酞溶液不變紅。(3)根據(jù)題中信息可知，雷尼Ni被廣泛用于硝基或羰基等不飽和基團(tuán)的催化氫化反應(yīng)，故不能選丙酮，否則會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，又因?yàn)猷徬趸桨吩跇O性有機(jī)溶劑中更有利于反應(yīng)進(jìn)行，而CCl4、正己烷均為非極性分子，乙醇為極性分子，所以應(yīng)選乙醇。(4)根據(jù)向集氣管中通入H2時(shí)三通閥的孔路位置，可確定集氣管向裝置Ⅱ中供氣時(shí)，應(yīng)保證下側(cè)、右側(cè)孔路通氣，故B正確。(6)為了排除裝置中空氣產(chǎn)生的干擾，反應(yīng)前應(yīng)向裝置Ⅱ中通入一段時(shí)間N2。(7)三頸瓶N中為雷尼Ni的懸浮液，若將導(dǎo)氣管插入液面下，雷尼Ni會(huì)堵塞導(dǎo)管。(8)氫化反應(yīng)完全時(shí)，裝置Ⅱ中不再消耗H2，裝置I中水準(zhǔn)瓶的液面不再發(fā)生變化。
3．[2022·山東卷]實(shí)驗(yàn)室利用FeCl2·4H2O和亞硫酰氯(SOCl2)制備無(wú)水FeCl2的裝置如圖所示(加熱及夾持裝置略)。已知SOCl2沸點(diǎn)為76 ℃，遇水極易反應(yīng)生成兩種酸性氣體。回答下列問(wèn)題：
(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始先通N2。一段時(shí)間后，先加熱裝置________(填“a”或“b”)。
裝置b內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________。裝置c、d共同起到的作用是______________。
a
FeCl2·4H2O＋4SOCl2FeCl2＋4SO2↑＋8HCl↑
冷凝回流SOCl2
(2)現(xiàn)有含少量雜質(zhì)的FeCl2·nH2O，為測(cè)定n值進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：稱取m1 g樣品，用足量稀硫酸溶解后，用c mol·L－1K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Fe2＋達(dá)終點(diǎn)時(shí)消耗V mL(滴定過(guò)程中轉(zhuǎn)化為Cr3＋，Cl－不反應(yīng))。
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：另取m1 g樣品，利用上述裝置與足量SOCl2反應(yīng)后，固體質(zhì)量為m2 g。
則n＝______________；下列情況會(huì)導(dǎo)致n測(cè)量值偏小的是________(填標(biāo)號(hào))。
A．樣品中含少量FeO雜質(zhì)
B．樣品與SOCl2反應(yīng)時(shí)失水不充分
C．實(shí)驗(yàn)Ⅰ中，稱重后樣品發(fā)生了潮解
D．滴定達(dá)終點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴內(nèi)有氣泡生成
AB
(3)用上述裝置、根據(jù)反應(yīng)TiO2＋CCl4TiCl4＋CO2制備TiCl4。已知TiCl4與CCl4分子結(jié)構(gòu)相似，與CCl4互溶，但極易水解。選擇合適儀器并組裝蒸餾裝置對(duì)TiCl4、CCl4混合物進(jìn)行蒸餾提純(加熱及夾持裝置略)，安裝順序?yàn)棰佗幄郷________(填序號(hào))，先餾出的物質(zhì)為_(kāi)_______。
⑥⑩③⑤
CCl4
解析：SOCl2與H2O反應(yīng)生成兩種酸性氣體，F(xiàn)eCl2·4H2O與SOCl2制備無(wú)水FeCl2的反應(yīng)原理為SOCl2吸收FeCl2·4H2O受熱失去的結(jié)晶水生成SO2和HCl，HCl可抑制FeCl2的水解，從而制得無(wú)水FeCl2。
(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先通N2，排盡裝置中的空氣，一段時(shí)間后，先加熱裝置a，產(chǎn)生SOCl2氣體充滿b裝置后再加熱b裝置，裝置b中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeCl2·4H2O＋4SOCl2FeCl2＋4SO2↑＋8HCl↑；裝置c、d的共同作用是冷凝回流SOCl2。
(2)滴定過(guò)程中將Fe2＋氧化成Fe3＋，自身被還原成Cr3＋，反應(yīng)的離子方程式為＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，則m1 g樣品中n(FeCl2)＝)＝6 cV×10－3 mol；m1g樣品中結(jié)晶水的質(zhì)量為(m1－m2) g，結(jié)晶水物質(zhì)的量為 mol，n(FeCl2)∶n(H2O)＝1∶n＝(6 cV×10－3 mol)∶mol，解得n＝；A項(xiàng)，樣品中含少量FeO雜質(zhì)，溶于稀硫酸后生成Fe2＋，導(dǎo)致消耗的K2Cr2O7溶液的體積V偏大，使n的測(cè)量值偏小；B項(xiàng)，樣品與SOCl2反應(yīng)時(shí)失水不充分，則m2偏大，使n的測(cè)量值偏小；C項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)Ⅰ稱重后，樣品發(fā)生了潮解，樣品的質(zhì)量不變，消耗的K2Cr2O7溶液的體積V不變，使n的測(cè)量值不變；D項(xiàng)，滴定達(dá)到終點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴內(nèi)有氣泡生成，導(dǎo)致消耗的K2Cr2O7溶液的體積V偏小，使n的測(cè)量值偏大。
(3)組裝蒸餾裝置對(duì)TiCl4、CCl4混合物進(jìn)行蒸餾提純，按由下而上、從左到右的順序組裝，安裝順序?yàn)棰佗幄啵缓筮B接冷凝管，蒸餾裝置中應(yīng)選擇直形冷凝管⑥、不選用球形冷凝管⑦，接著連接尾接管⑩，TiCl4極易水解，為防止外界水蒸氣進(jìn)入，最后連接③⑤，安裝順序?yàn)棰佗幄啖蔻猗邰荩挥捎赥iCl4、CCl4分子結(jié)構(gòu)相似，TiCl4的相對(duì)分子質(zhì)量大于CCl4，TiCl4分子間的范德華力較大，TiCl4的沸點(diǎn)高于CCl4，故先餾出的物質(zhì)為CCl4。
4．[2022·廣東卷]食醋是烹飪美食的調(diào)味品，有效成分主要為醋酸(用HAc表示)。HAc的應(yīng)用與其電離平衡密切相關(guān)。25 ℃時(shí)，HAc的Ka＝1.75×10－5＝10－4.76。
(1)配制250 mL 0.1 mol·L－1的HAc溶液，需5 mol·L－1HAc溶液的體積為_(kāi)_______mL。
(2)下列關(guān)于250 mL容量瓶的操作，正確的是________。
5.0
C
提出假設(shè)　稀釋HAc溶液或改變Ac－濃度，HAc電離平衡會(huì)發(fā)生移動(dòng)。
設(shè)計(jì)方案并完成實(shí)驗(yàn)　用濃度均為0.1 mol·L－1的HAc和NaAc溶液，按下表配制總體積相同的系列溶液；測(cè)定pH，記錄數(shù)據(jù)。
序號(hào) V(HAc)/mL V(NaAc)/mL V(H2O)/mL n(NaAc)∶n(HAc) pH
Ⅰ 40.00 / / 0 2.86
Ⅱ 4.00 / 36.00 0 3.36
…
Ⅶ 4.00 a b 3∶4 4.53
Ⅷ 4.00 4.00 32.00 1∶1 4.65
①根據(jù)表中信息，補(bǔ)充數(shù)據(jù)：a＝________，b＝________。
②由實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ可知，稀釋HAc溶液，電離平衡________(填“正”或“逆”)向移動(dòng)；結(jié)合表中數(shù)據(jù)，給出判斷理由：
__________________________________________________________。
③由實(shí)驗(yàn)Ⅱ～Ⅷ可知，增大Ac－濃度，HAc電離平衡逆向移動(dòng)。
3.00
33.00
正
實(shí)驗(yàn)Ⅱ相較于實(shí)驗(yàn)Ⅰ，醋酸溶液稀釋了10倍，而實(shí)驗(yàn)Ⅱ的pH增大值小于1
實(shí)驗(yàn)結(jié)論　假設(shè)成立。
(4)小組分析上表數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：隨著的增加，c(H＋)的值逐漸接近HAc的Ka。
查閱資料獲悉：一定條件下，按＝1配制的溶液中，c(H＋)的值等于HAc的Ka。
對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)Ⅷ中pH＝4.65與資料數(shù)據(jù)Ka＝10－4.76存在一定差異；推測(cè)可能由物質(zhì)濃度準(zhǔn)確程度不夠引起，故先準(zhǔn)確測(cè)定HAc溶液的濃度再驗(yàn)證。
①移取20.00 mL HAc溶液，加入2滴酚酞溶液，用0.100 0 mol·L－1NaOH溶液滴定至終點(diǎn)，消耗體積為22.08 mL，則該HAc溶液的濃度為_(kāi)_______。畫出上述過(guò)程的滴定曲線示意圖并標(biāo)注滴定終點(diǎn)。
0.110 4
②用上述HAc溶液和0.100 0 mol·L－1NaOH溶液，配制等物質(zhì)的量的HAc與NaAc混合溶液，測(cè)定pH，結(jié)果與資料數(shù)據(jù)相符。
(5)小組進(jìn)一步提出：如果只有濃度均約為0.1 mol·L－1的HAc和NaOH溶液，如何準(zhǔn)確測(cè)定HAc的Ka？小組同學(xué)設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)完成下表中Ⅱ的內(nèi)容。
Ⅰ 移取20.00 mL HAc溶液，用NaOH溶液滴定至終點(diǎn)，消耗NaOH溶液V1 mL
Ⅱ ______________________________________，測(cè)得溶液的pH為4.76
向滴定后的混合液中加入20 mL HAc溶液
實(shí)驗(yàn)總結(jié)　得到的結(jié)果與資料數(shù)據(jù)相符，方案可行。
(6)根據(jù)Ka可以判斷弱酸的酸性強(qiáng)弱。寫出一種無(wú)機(jī)弱酸及其用途
__________________________________________________________。
HClO：漂白劑和消毒液(或H2SO3：還原劑、防腐劑或H3PO4：食品添加劑、制藥、生產(chǎn)肥料)
解析：(1)溶液稀釋過(guò)程中，溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變，因此250 mL×0.1 mol·L－1＝V×5 mol·L－1，解得V＝5.0 mL。
(2)容量瓶使用過(guò)程中，不能用手等觸碰瓶口，以免污染試劑，故A錯(cuò)誤；定容時(shí)，視線應(yīng)與溶液凹液面和刻度線“三線相切”，不能仰視或俯視，故B錯(cuò)誤；向容量瓶中轉(zhuǎn)移液體，需用玻璃棒引流，玻璃棒下端位于刻度線以下，同時(shí)玻璃棒不能接觸容量瓶口，故C正確；定容完成后，蓋上瓶塞，將容量瓶來(lái)回顛倒，將溶液搖勻，顛倒過(guò)程中，左手食指抵住瓶塞，防止瓶塞脫落，右手扶住容量瓶底部，防止容量瓶從左手掉落，故D錯(cuò)誤。
(3)①實(shí)驗(yàn)Ⅶ的溶液中n(NaAc)∶n(HAc)＝3∶4，V(HAc)＝4.00 mL，因此V(NaAc)＝3.00 mL，即a＝3.00，由實(shí)驗(yàn)Ⅰ可知，溶液最終的體積為40.00 mL，因此V(H2O)＝40.00 mL－4.00 mL－3.00 mL＝33.00 mL，即b＝33.00。
②實(shí)驗(yàn)Ⅰ所得溶液的pH＝2.86，實(shí)驗(yàn)Ⅱ的溶液中c(HAc)為實(shí)驗(yàn)Ⅰ的，稀釋過(guò)程中，若不考慮電離平衡移動(dòng)，則實(shí)驗(yàn)Ⅱ所得溶液的pH＝2.86＋1＝3.86，但實(shí)際溶液的pH＝3.36<3.86，說(shuō)明稀釋過(guò)程中，溶液中n(H＋)增大，即電離平衡正向移動(dòng)。
(4)滴定過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)：HAc＋NaOH===NaAc＋H2O，由反應(yīng)方程式可知，滴定至終點(diǎn)時(shí)，n(HAc)＝n(NaOH)，因此22.08 mL×0.1 mol·L－1＝20.00 mL×c(HAc)，解得c(HAc)＝0.110 4 mol·L－1。滴定過(guò)程中，當(dāng)V(NaOH)＝0時(shí)，c(H＋)＝≈mol·L－1＝10－2.88mol·L－1，溶液的pH＝2.88，當(dāng)V(NaOH)＝11.04 mL時(shí)，n(NaAc)＝n(HAc)，溶液的pH＝4.76，當(dāng)V(NaOH)＝22.08 mL時(shí)，達(dá)到滴定終點(diǎn)，溶液中溶質(zhì)為NaAc溶液，Ac－發(fā)生水解，溶液呈弱堿性，當(dāng)NaOH溶液過(guò)量較多時(shí)，c(NaOH)無(wú)限接近0.1 mol·L－1，溶液pH接近13，因此滴定曲線如圖：
(5)向20.00 mL的HAc溶液中加入V1mL NaOH溶液達(dá)到滴定終點(diǎn)，滴定終點(diǎn)的溶液中溶質(zhì)為NaAc，當(dāng)＝1時(shí)，溶液中c(H＋)的值等于HAc的Ka，因此可再向溶液中加入20.00 mL HAc溶液，使溶液中n(NaAc)＝n(HAc)。
(6)不同的無(wú)機(jī)弱酸在生活中應(yīng)用廣泛，如HClO具有強(qiáng)氧化性，在生活中可用于漂白和消毒，H2SO3具有還原性，可用作還原劑，在葡萄酒中添加適量H2SO3可用作防腐劑，H3PO4具有中強(qiáng)酸性，可用作食品添加劑，同時(shí)在制藥、生產(chǎn)肥料等行業(yè)有廣泛用途。
5．[2022·河北卷]某研究小組為了更準(zhǔn)確檢測(cè)香菇中添加劑亞硫酸鹽的含量，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：
①三頸燒瓶中加入10.00 g香菇樣品和400 mL水；錐形瓶中加入125 mL水、1 mL淀粉溶液，并預(yù)加0.30 mL 0.010 00 mol·L－1的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液，攪拌。
②以0.2 L·min－1流速通氮?dú)猓偌尤脒^(guò)量磷酸，加熱并保持微沸，同時(shí)用碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至終點(diǎn)時(shí)滴定消耗了1.00 mL碘標(biāo)準(zhǔn)溶液。
③做空白實(shí)驗(yàn)，消耗了0.10 mL碘標(biāo)準(zhǔn)溶液。
④用適量Na2SO3替代香菇樣品，重復(fù)上述步驟，測(cè)得SO2的平均回收率為95%。
已知：
Ka1(H3PO4)＝7.1×10－3，Ka1(H2SO3)＝1.3×10－2
回答下列問(wèn)題：
(1)裝置圖中儀器a、b的名稱分別為_(kāi)_________、__________。
(2)三頸燒瓶適宜的規(guī)格為_(kāi)_______(填標(biāo)號(hào))。
A.250 mL　　B．500 mL　　C．1 000 mL
(3)解釋加入H3PO4能夠生成SO2的原因：
_______________________________________________________。
(4)滴定管在使用前需要_______、洗滌、潤(rùn)洗；滴定終點(diǎn)時(shí)溶液的顏色為_(kāi)____；滴定反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________。
(5)若先加磷酸再通氮?dú)猓瑫?huì)使測(cè)定結(jié)果________(填“偏高”“偏低”或“無(wú)影響”)。
(6)該樣品中亞硫酸鹽含量為_(kāi)____(以SO2計(jì)，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
球形冷凝管
酸式滴定管
C
Ka1(H3PO4)與Ka1(H2SO3)相差不大，H3PO4與亞硫酸鹽反應(yīng)存在平衡：＋H2SO3、H2SO3 H2O＋SO2，加熱使SO2不斷逸出，促進(jìn)反應(yīng)向生成SO2的方向進(jìn)行
檢漏
藍(lán)色
偏低
80.8
解析：(1)裝置圖中a是用于冷凝回流的球形冷凝管，b帶玻璃旋塞，為酸式滴定管。
(2)三頸燒瓶中加入400 mL水，由于三頸燒瓶盛放的溶液體積不能超過(guò)其容積的，故選用1 000 mL，C正確。
(3)Ka1(H3PO4)與Ka1(H2SO3)相差不大，H3PO4與亞硫酸鹽反應(yīng)存在平衡：＋H2SO3、H2SO3 H2O＋SO2，加熱使SO2不斷逸出，促進(jìn)反應(yīng)向生成SO2的方向進(jìn)行。
(4)滴定管使用前需檢漏，在確認(rèn)不漏液的情況下方可使用；淀粉遇碘變藍(lán)，則滴定終點(diǎn)時(shí)，溶液呈藍(lán)色；滴定過(guò)程中SO2被氧化為，I2被還原為I－，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒得反應(yīng)的離子方程式為。
(5)若先加磷酸，生成的少量SO2被空氣中的O2氧化，消耗的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液減少使測(cè)定結(jié)果偏低。
(6)由離子方程式可得n(SO2)＝n(I2)，而V(I2)＝V消耗＋V預(yù)加－V空白＝1.20 mL，則樣品中亞硫酸鹽含量為mg·kg－1≈80.8 mg·kg－1。
考情分析
題型 考向 預(yù)測(cè)
制備型綜合實(shí)驗(yàn) 儀器的名稱、選擇及連接 綜合性實(shí)驗(yàn)仍會(huì)以經(jīng)典傳統(tǒng)題型為主，注重對(duì)化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)知識(shí)的考查，通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)裝置的分析，要求回答儀器的名稱及儀器的選擇，常涉及除雜分離方法、尾氣處理方法、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)或評(píng)價(jià)，體現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)考查的全覆蓋。除常見(jiàn)的題型外還要關(guān)注課本必做實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)、變式及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的題型。
實(shí)驗(yàn)條件的選擇及控制 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述 化學(xué)方程式、離子方程式的書(shū)寫 產(chǎn)物的分離與提純、尾氣的處理 產(chǎn)品純度或產(chǎn)率的計(jì)算 探究型綜合實(shí)驗(yàn) 物質(zhì)成分及性質(zhì)的探究 化學(xué)反應(yīng)原理的探究 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià) 定量型綜合實(shí)驗(yàn) 物質(zhì)組成、純度(含量)的測(cè)定 核心突破·提能力
考點(diǎn)1　實(shí)驗(yàn)儀器的選擇與連接順序
核 心 梳 理
1.儀器的選擇
依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理(化學(xué)方程式)中反應(yīng)物及制備物質(zhì)的狀態(tài)、用量來(lái)選擇合適的容器。例如：
(1)固體與固體混合物加熱，多采用大試管盛放。
(2)液體與液體加熱多采用燒瓶盛放。
(3)固體與液體反應(yīng)可采用大試管或燒瓶。
(4)反應(yīng)需要加熱的應(yīng)根據(jù)溫度的高低選擇酒精燈(500 ℃左右)、水浴(小于100 ℃)、酒精噴燈(高溫)等條件。
(5)反應(yīng)物揮發(fā)或有副產(chǎn)物生成的需要選擇除雜裝置，如洗氣瓶(除氣體雜質(zhì))、過(guò)濾、蒸發(fā)結(jié)晶、分液、分餾裝置等。
(6)根據(jù)制備物質(zhì)的量選擇合適規(guī)格的儀器。
2．儀器的連接
實(shí)驗(yàn)儀器大多按物質(zhì)制備→純化→性質(zhì)探究或驗(yàn)證→環(huán)保處理的順序裝配。
(1)若制備物質(zhì)為液態(tài)時(shí)，裝置一般按制備(蒸餾燒瓶)→蒸餾(溫度計(jì)控溫)→冷凝(冷凝管)→接收(牛角管、錐形瓶)順序連接。
(2)若制備物質(zhì)為氣態(tài)時(shí)，一般按如下思路思考并選擇裝置連接：
典 題 精 研
考向 實(shí)驗(yàn)儀器的選擇與連接順序
例1 化工專家侯德榜發(fā)明的侯氏制堿法為我國(guó)純堿工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬并改進(jìn)侯氏制堿法制備NaHCO3，進(jìn)一步處理得到產(chǎn)品Na2CO3和NH4Cl。實(shí)驗(yàn)流程如圖：
回答下列問(wèn)題：
(1)從A～E中選擇合適的儀器制備NaHCO3，正確的連接順序是______(按氣流方向，用小寫字母表示)。為使A中分液漏斗內(nèi)的稀鹽酸順利滴下，可將分液漏斗上部的玻璃塞打開(kāi)或___________________________________________________。
aefbcg
將分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽與分液漏斗上端的小孔對(duì)齊
(2)B中使用霧化裝置的優(yōu)點(diǎn)是______________________________。
增大接觸面積，使反應(yīng)更充分
解析：(1)制備NaHCO3的具體過(guò)程為先制備CO2，再除去雜質(zhì)HCl，然后將純凈的CO2通入飽和氨鹽水中制得NaHCO3，最后用NaOH溶液處理多余的CO2，所以裝置的連接順序?yàn)閍efbcg。分液漏斗使用前需要讓其與大氣連通，否則液體無(wú)法滴落，所以為使A中分液漏斗內(nèi)的稀鹽酸順利滴下，需要打開(kāi)分液漏斗上部的玻璃塞，或者將分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽與分液漏斗上端的小孔對(duì)齊。(2)霧化裝置可以增大接觸面積，使飽和氨鹽水與CO2充分接觸，使反應(yīng)更充分。
練1 二氧化硫用途廣泛，既可用于制造硫酸，又可用于食品的漂白和防腐。
(1)工業(yè)上可用煅燒黃鐵礦(FeS2)的方法制取SO2，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方
程式為_(kāi)___________________________。
(2)實(shí)驗(yàn)室制備并收集干燥的SO2，所需儀器如圖。裝置A產(chǎn)生SO2，按氣流方向連接各儀器接口順序a→___→_____→___→___→___。
4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2
d　
e
c
b
f
解析：(2)實(shí)驗(yàn)室用亞硫酸鈉和濃硫酸反應(yīng)制備二氧化硫，用濃硫酸干燥，用向上排空氣法收集，用氫氧化鈉吸收多余二氧化硫，裝置A產(chǎn)生SO2，按氣流方向連接各儀器接口順序a→d→e→c→b→f。
考點(diǎn)2　實(shí)驗(yàn)基本操作與條件的控制
核 心 梳 理
1.基本操作的答題規(guī)范
基本操作 答題規(guī)范
檢查裝置氣密性 微熱法：封閉(關(guān)閉活塞、導(dǎo)管末端插入盛水的燒杯中等)、微熱(雙手捂熱或用酒精燈稍微加熱)、氣泡(觀察到導(dǎo)管口有氣泡逸出)、水柱(移開(kāi)雙手或停止加熱，觀察到導(dǎo)管中液面上升形成一段穩(wěn)定的水柱)
液差法：封閉(關(guān)閉活塞或用止水夾夾住橡皮管等)、液差(向×××容器中加水，使××和××形成液面差，停止加水，放置一段時(shí)間，液面差保持不變)
滴定操作 滴定時(shí)，左手控制滴定管活塞，右手振蕩錐形瓶，眼睛注視錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色的變化
證明沉淀完全 靜置，取沉淀后的上層清液，加入××試劑(沉淀劑)，若沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明沉淀完全
洗滌沉淀 沿玻璃棒向過(guò)濾器中的沉淀上加蒸餾水至沒(méi)過(guò)沉淀，靜置使其全部濾出，重復(fù)操作數(shù)2至3次
檢驗(yàn)沉淀是否洗凈 取最后一次洗滌液，加入××試劑(根據(jù)沉淀可能吸附的雜質(zhì)離子，選擇合適的檢驗(yàn)試劑)，若沒(méi)有××(特征現(xiàn)象)出現(xiàn)，證明沉淀已洗滌干凈
降溫結(jié)晶 蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過(guò)濾→洗滌(包括水洗、冰水洗、熱水洗、乙醇洗等)→干燥
蒸發(fā)結(jié)晶 將溶液轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中加熱，并用玻璃棒不斷攪拌，待有大量晶體出現(xiàn)時(shí)停止加熱，利用余熱蒸干剩余水分
2.操作目的分析角度
常考操作 思維方向 末端放置干燥管 防止空氣中的水蒸氣或二氧化碳干擾實(shí)驗(yàn) 通入N2或惰性氣體 實(shí)驗(yàn)前 防止可燃?xì)怏w與空氣混合加熱爆炸；防止反應(yīng)物與空氣中的O2、CO2反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)后 讓產(chǎn)生的氣體完全排至某一裝置被完全吸收
洗滌晶體 ①水洗：通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì) ②冰水洗滌：能洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，同時(shí)防止晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗 ③用特定有機(jī)試劑清洗晶體：洗去晶體表面的雜質(zhì)，降低晶體的溶解度、有利于析出，減少損耗等 恒壓滴液漏斗上的支管的作用 保證反應(yīng)器(一般為圓底燒瓶)內(nèi)氣壓與恒壓滴液漏斗內(nèi)氣壓相等(平衡氣壓)，使滴液漏斗中的液體易于滴下 冷凝回流的作用及目的 防止××蒸氣逸出(脫離反應(yīng)體系)，提高××物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率 3.實(shí)驗(yàn)條件控制分析角度
實(shí)驗(yàn)條件控制 思維方向 改變?cè)噭⒂昧?加過(guò)量試劑 使反應(yīng)完全進(jìn)行(或增大產(chǎn)率、提高另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率)
加氧化劑 (如H2O2) 氧化還原性物質(zhì)，生成目標(biāo)產(chǎn)物、除去某種離子
溫度控制 加熱 加快化學(xué)反應(yīng)速率或使化學(xué)平衡向某方向移動(dòng)
降溫 防止某物質(zhì)在高溫時(shí)分解或使化學(xué)平衡向某方向移動(dòng)
控制溫度范圍 若溫度過(guò)低，則反應(yīng)速率(或溶解速率)較慢；若溫度過(guò)高，則某物質(zhì)(如H2O2、氨水、草酸、濃硝酸、銨鹽等)會(huì)分解或揮發(fā)
水浴加熱 受熱均勻，溫度可控，且溫度不超過(guò)100 ℃
冰水浴冷卻 防止某物質(zhì)分解或揮發(fā)
趁熱過(guò)濾 保持過(guò)濾溫度，防止溫度降低后某物質(zhì)析出
減壓蒸發(fā)(蒸餾) 減壓蒸發(fā)(蒸餾)降低了溫度，可以防止某物質(zhì)分解
控制溶液pH 分離除雜 抑制水解；使雜質(zhì)充分沉淀或溶解，提高純度
調(diào)控反應(yīng) 使溶液呈酸性，提高氧化性，除去氧化物(膜)等，促進(jìn)氧化還原反應(yīng)的發(fā)生；或使溶液呈堿性，除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅等；控制水解反應(yīng)的發(fā)生
典 題 精 研
考向 實(shí)驗(yàn)基本操作與條件的控制
例2 H2O2作為綠色氧化劑應(yīng)用廣泛，氫醌法制備H2O2原理及裝置如下：
已知：H2O、HX等雜質(zhì)易使Ni催化劑中毒。回答下列問(wèn)題：
(1)A中反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________。
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
(2)裝置B應(yīng)為_(kāi)_______(填序號(hào))。
(3)檢查裝置氣密性并加入藥品，所有活塞處于關(guān)閉狀態(tài)。開(kāi)始制備時(shí)，打開(kāi)活塞________，控溫45 ℃。一段時(shí)間后，僅保持活塞b打開(kāi)，抽出殘留氣體。隨后關(guān)閉活塞b，打開(kāi)活塞________，繼續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間。關(guān)閉電源和活塞，過(guò)濾三頸燒瓶中混合物，加水萃取，分液，減壓蒸餾，得產(chǎn)品。
(4)裝置F的作用為_(kāi)________________________________。
(5)反應(yīng)過(guò)程中，控溫45 ℃的原因?yàn)?br/>___________________________________________________________。
③①
a、b
c、d
防止外界水蒸氣進(jìn)入C中使催化劑中毒
適當(dāng)升溫加快反應(yīng)速率，同時(shí)防止溫度過(guò)高H2O2分解
解析：從H2O2的制備原理圖可知，反應(yīng)分兩步進(jìn)行，第一步為H2在Ni催化作用下與乙基蒽醌反應(yīng)生成乙基蒽醇，第二步為O2與乙基蒽醇反應(yīng)生成H2O2和乙基蒽醌。啟普發(fā)生器A為制取H2的裝置，產(chǎn)生的H2中混有HCl和H2O，需分別除去后進(jìn)入C中發(fā)生第一步反應(yīng)。隨后氧氣源釋放的氧氣經(jīng)D干燥后進(jìn)入C中發(fā)生反應(yīng)生成H2O2和乙基蒽醌，F(xiàn)中裝有濃H2SO4，與C相連，防止外界水蒸氣進(jìn)入C中，使催化劑Ni中毒。(2)H2O、HX等雜質(zhì)易使Ni催化劑中毒，需分別通過(guò)裝有飽和食鹽水和濃H2SO4的洗氣瓶除去，所以裝置B應(yīng)該選③①。(3)開(kāi)始制備時(shí)，打開(kāi)活塞a、b，A中產(chǎn)生的H2進(jìn)入C中，在Ni催化作用下與乙基蒽醌反應(yīng)生成乙基蒽醇，一段時(shí)間后，關(guān)閉a，僅保持活塞b打開(kāi)，將殘留H2抽出，隨后關(guān)閉活塞b，打開(kāi)活塞c、d，將O2通入C中與乙基蒽醇反應(yīng)生成H2O2和乙基蒽醌。(4)H2O容易使Ni催化劑中毒，實(shí)驗(yàn)中需要保持C裝置為無(wú)水環(huán)境，F(xiàn)的作用為防止外界水蒸氣進(jìn)入C中。(5)適當(dāng)升溫加快反應(yīng)速率，同時(shí)防止溫度過(guò)高H2O2分解，所以反應(yīng)過(guò)程中控溫45 ℃。
練2 [2023·全國(guó)乙卷]元素分析是有機(jī)化合物的表征手段之一。按下圖實(shí)驗(yàn)裝置(部分裝置略)對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行C、H元素分析。
回答下列問(wèn)題：
(1)將裝有樣品的Pt坩堝和CuO放入石英管中，先____________，而后將已稱重的U型管c、d與石英管連接，檢查_(kāi)_______。依次點(diǎn)燃煤氣燈________，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
通入一定的O2
裝置氣密性
b、a
解析：利用如圖所示的裝置測(cè)定有機(jī)物中C、H兩種元素的含量，這是一種經(jīng)典的李比希元素測(cè)定法，將樣品裝入Pt坩堝中，后面放置CuO做催化劑，用于催化前置坩堝中反應(yīng)不完全的物質(zhì)，后續(xù)將產(chǎn)物吹入兩U型管中，稱量?jī)蒛型管的增重，計(jì)算有機(jī)物中C、H兩種元素的含量，結(jié)合其他技術(shù)手段，從而得到有機(jī)物的分子式。
(1)實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)先通入一定的O2，排盡空石英管中的雜質(zhì)氣體，保證沒(méi)有其他產(chǎn)物生成，而后將U型管c、d與石英管連接，檢查裝置氣密性，隨后先點(diǎn)燃b處酒精燈后點(diǎn)燃a處酒精燈，保證當(dāng)a處發(fā)生反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的CO能與CuO反應(yīng)生成CO2。
(2)O2的作用有_____________________________________________。
CuO的作用是____________________ (舉1例，用化學(xué)方程式表示)。
解析：(2)實(shí)驗(yàn)中O2的作用有：為實(shí)驗(yàn)提供氧化劑、提供氣流保證反應(yīng)產(chǎn)物完全進(jìn)入到U型管中；CuO的作用是催化a處產(chǎn)生的CO，使CO反應(yīng)為CO2，反應(yīng)方程式為CO＋CuOCu＋CO2。
為實(shí)驗(yàn)提供氧化劑、提供氣流保證反應(yīng)產(chǎn)物完全進(jìn)入到U型管中
CO＋CuOCu＋CO2
(3)c和d中的試劑分別是____、_____(填標(biāo)號(hào))。c和d中的試劑不可調(diào)換，理由是_______________________________。
A．CaCl2
B．NaCl
C．堿石灰(CaO＋NaOH)
D．Na2SO3
(4)Pt坩堝中樣品CxHyOz反應(yīng)完全后，應(yīng)進(jìn)行操作：
___________________________________________________________。
取下c和d管稱重。
(5)若樣品CxHyOz為0.023 6 g，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，c管增重0.010 8 g，d管增重0.035 2 g。質(zhì)譜測(cè)得該有機(jī)物的相對(duì)分子量為118，其分子式為_(kāi)_______。
A
C
堿石灰可以同時(shí)吸收水蒸氣和二氧化碳
熄滅a處的煤氣燈，繼續(xù)吹入一定量的O2，然后熄滅b處煤氣燈，待石英管冷卻至室溫，停止通入O2
C4H6O4
解析：(3)有機(jī)物燃燒后生成的CO2和H2O分別用堿石灰和無(wú)水CaCl2吸收，其中c管裝有無(wú)水CaCl2，d管裝有堿石灰，二者不可調(diào)換，因?yàn)閴A石灰能同時(shí)吸收水蒸氣和二氧化碳，影響最后分子式的確定；
(4)反應(yīng)完全以后應(yīng)繼續(xù)吹入一定量的O2，保證石英管中的氣體產(chǎn)物完全吹入兩U型管中；
(5)c管裝有無(wú)水CaCl2，用來(lái)吸收生成的水蒸氣，則增重量為水蒸氣的質(zhì)量，由此可以得到有機(jī)物中H元素的物質(zhì)的量n(H)＝＝＝0.001 2 mol；d管裝有堿石灰，用來(lái)吸收生成的CO2，則增重量為CO2的質(zhì)量，由此可以得到有機(jī)物中C元素的物質(zhì)的量n(C)＝＝＝0.000 8 mol；有機(jī)物中O元素的質(zhì)量為0.012 8 g，其物質(zhì)的量n(O)＝＝＝0.000 8 mol；該有機(jī)物中C、H、O三種元素的原子個(gè)數(shù)比為0.000 8∶0.001 2∶0.000 8＝2∶3∶2；質(zhì)譜測(cè)得該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為118，則其化學(xué)式為C4H6O4。
考點(diǎn)3　實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述及方案設(shè)計(jì)
核 心 梳 理
1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述答題模板
[微點(diǎn)撥]　描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)要注意語(yǔ)言表達(dá)的規(guī)范性，同時(shí)還要注意不要遺漏現(xiàn)象，要從“海”“陸”“空”三個(gè)方面進(jìn)行檢查和思考。
2．實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的基本思路及原則
(1)基本思路
(2)基本原則
典 題 精 研
考向 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述及方案設(shè)計(jì)
例3 硫氰化銨(NH4SCN)可以作為聚合反應(yīng)和過(guò)氧化氫生產(chǎn)的催化劑，某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬制備少量樣品，常壓下的制備原理為CS2＋2NH3NH4SCN＋H2S。
步驟1：將裝置Ⅰ中藥品A以恒定的速度滴入裝有藥品B的燒瓶中，確保有穩(wěn)定的氨氣緩慢通入裝置Ⅱ；
步驟2：裝置Ⅱ加熱至95 ℃，發(fā)生反應(yīng)，觀察到裝置Ⅱ下層液體逐漸減少，直至近乎消失時(shí)停止通入氨氣。
該實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)為檢驗(yàn)生成的產(chǎn)物，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)探究。
(1)取少量Ⅱ中反應(yīng)后的溶液于試管中，滴加________溶液，振蕩，出現(xiàn)________________(填現(xiàn)象)，得出結(jié)論產(chǎn)物中含有SCN－。
(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明產(chǎn)物中存在：
______________________________________________________________________________________________________簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象)。
FeCl3
溶液變成血紅色
取少量Ⅱ中反應(yīng)后的溶液于試管，滴加適量濃Noah溶液，加熱，在試管口放置一張濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙，紅色石蕊試紙變藍(lán)
解析： (1)Fe3＋與SCN－反應(yīng)使溶液變成血紅色，可滴加FeCl3溶液驗(yàn)證產(chǎn)物中是否含有SCN－，若有SCN－，則遇到Fe3＋溶液會(huì)變紅。檢驗(yàn)時(shí)需要將其轉(zhuǎn)化為NH3，然后用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)是否產(chǎn)生氨氣，具體操作為取少量Ⅱ中反應(yīng)后的溶液于試管，滴加適量濃NaOH溶液，加熱，在試管口放置一張濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙，紅色石蕊試紙變藍(lán)。
練3 亞硝酸鈉(NaNO2)是一種常見(jiàn)的食品添加劑。某實(shí)驗(yàn)小組制備NaNO2并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行探究。
資料：Ag＋與反應(yīng)，可生成AgNO2白色沉淀或無(wú)色配離子。
Ⅰ.NaNO2的制取(夾持裝置略)
實(shí)驗(yàn)ⅰ
向裝置A中通入一段時(shí)間N2，再通入NO和NO2混合氣體，待Na2CO3反應(yīng)完全后，將所得溶液經(jīng)系列操作，得到NaNO2白色固體。
(1)制取NaNO2的離子方程式是________________________________。
(2)小組成員推測(cè)HNO2是弱酸。為證實(shí)推測(cè)，向NaNO2溶液中加入試劑X，“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”證實(shí)該推測(cè)合理，加入的試劑及現(xiàn)象分別是
__________________________________________________________。
＋CO2
無(wú)色酚酞溶液，NaNO2溶液變成淺紅色
Ⅱ.NaNO2性質(zhì)探究
將實(shí)驗(yàn)ⅰ制取的NaNO2固體配制成約0.1 mol·L－1 NaNO2溶液，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)ⅱ和ⅲ。
實(shí)驗(yàn)ⅱ
(3)由實(shí)驗(yàn)ⅱ的現(xiàn)象得出結(jié)論：白色沉淀的生成與______________________________有關(guān)。
(4)僅用實(shí)驗(yàn)ⅱ的試劑，設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)論，實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象是________________________________________。
AgNO3溶液和NaNO2溶液的相對(duì)用量
向AgNO3溶液中逐滴滴加NaNO2溶液，先有白色沉淀生成，后沉淀逐漸溶解
實(shí)驗(yàn)ⅲ
(5)酸性條件下氧化I－的離子方程式是
____________________________________。
(6)甲同學(xué)認(rèn)為，依據(jù)實(shí)驗(yàn)ⅲ的現(xiàn)象可以得出結(jié)論：該條件下能氧化I－。乙同學(xué)則認(rèn)為A裝置中制取的NaNO2含有副產(chǎn)物，僅憑實(shí)驗(yàn)ⅲ不能得出上述結(jié)論，還需要補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)ⅳ進(jìn)行驗(yàn)證，乙同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)ⅳ證明了實(shí)驗(yàn)ⅲ條件下氧化I－的只有，實(shí)驗(yàn)ⅳ的實(shí)驗(yàn)方案是________________________________________________________。
＋2I－＋4H＋===2NO↑＋I(xiàn)2＋2H2O
取2 mL 0.1 mol·L－1 NaNO3溶液于試管中，加2 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液(含淀粉)，再滴加三滴1 mol·L－1硫酸溶液，溶液沒(méi)有變藍(lán)
解析：由實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，制備亞硝酸鈉時(shí)，先向盛有碳酸鈉溶液的三頸燒瓶中通入一段時(shí)間氮?dú)猓疟M裝置中的空氣后，再通入一氧化氮和二氧化氮混合氣體，一氧化氮和二氧化氮在碳酸鈉溶液中反應(yīng)生成亞硝酸鈉和二氧化碳，盛有酸性高錳酸鉀溶液的洗氣瓶用于吸收一氧化氮，防止污染空氣。(1)由分析可知，一氧化氮和二氧化氮在碳酸鈉溶液中反應(yīng)生成亞硝酸鈉和二氧化碳，反應(yīng)的離子方程式為＋CO2。(2)若亞硝酸為弱酸，亞硝酸鈉會(huì)在溶液中水解使溶液呈堿性，則向亞硝酸鈉溶液中滴加酚酞溶液，若溶液會(huì)變成淺紅色，說(shuō)明亞硝酸為弱酸。(3)由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，向NaNO2溶液中滴加AgNO3溶液時(shí)，先沒(méi)有白色沉淀生成，后有白色沉淀生成，說(shuō)明白色沉淀的生成與AgNO3溶液和NaNO2溶液的相對(duì)用量有關(guān)。(4)由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，向NaNO2溶液中滴加AgNO3溶液時(shí)，先沒(méi)有白色沉淀生成，后有白色沉淀生成，則向AgNO3溶液中滴加NaNO2溶液時(shí)，先有白色沉淀生成，后沉淀逐漸溶解說(shuō)明白色沉淀的生成與AgNO3溶液和NaNO2溶液的相對(duì)用量有關(guān)。
(5)由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，向亞硝酸鈉溶液中滴加含淀粉的碘化鉀溶液，無(wú)明顯現(xiàn)象，滴加稀硫酸后，溶液變藍(lán)色，有無(wú)色氣體生成，說(shuō)明酸性條件下，亞硝酸鈉溶液與碘化鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鈉、硫酸鉀、碘、一氧化氮和水，反應(yīng)的離子方程式為＋2I－＋4H＋===2NO↑＋I(xiàn)2＋2H2O。(6)由題意可知，一氧化氮和二氧化氮在碳酸鈉溶液中反應(yīng)生成亞硝酸鈉和二氧化碳時(shí)，可能生成硝酸鈉，則設(shè)計(jì)酸性條件下，硝酸鈉溶液與碘化鉀溶液反應(yīng)沒(méi)有碘生成的實(shí)驗(yàn)，可以說(shuō)明酸性條件下，只有亞硝酸鈉溶液與碘化鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，故可以進(jìn)行以下操作：取2 mL 0.1 mol·L－1 NaNO3溶液于試管中，加 KI溶液(含淀粉)，再滴加三滴1 mol·L－1硫酸溶液，溶液沒(méi)有變藍(lán)。
考點(diǎn)4　定量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定與計(jì)算
核 心 梳 理
1.定量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定方法
(1)沉淀法
先將某種成分轉(zhuǎn)化為沉淀，然后稱量純凈、干燥的沉淀的質(zhì)量，再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
(2)測(cè)氣體體積法
對(duì)于產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，可以通過(guò)測(cè)定氣體體積的方法測(cè)定樣品純度。
①常見(jiàn)測(cè)量氣體體積的實(shí)驗(yàn)裝置
②量氣時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題
a．量氣時(shí)應(yīng)保持裝置處于室溫狀態(tài)。
b．讀數(shù)時(shí)要特別注意消除“壓強(qiáng)差”，保持液面相平還要注意視線與液面最低處相平。如上圖(Ⅰ)(Ⅳ)應(yīng)使左側(cè)和右側(cè)的液面高度保持相平。
(3)測(cè)氣體質(zhì)量法
將生成的氣體通入足量的吸收劑中，通過(guò)稱量實(shí)驗(yàn)前后吸收劑的質(zhì)量，求得所吸收氣體的質(zhì)量，然后進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
(4)滴定法
即利用滴定操作原理，通過(guò)酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原反應(yīng)滴定等獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)后再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
①儀器及使用
②指示劑的選擇
a．變色范圍與滴定終點(diǎn)的pH吻合或接近，若滴定終點(diǎn)為酸性，一般選用甲基橙，若滴定終點(diǎn)為堿性，一般選用酚酞。
b．氧化還原滴定中可根據(jù)物質(zhì)具有的顏色或特性選擇特殊判斷滴定終點(diǎn)的方法。
③終點(diǎn)判斷：滴入最后一滴××溶液后，錐形瓶?jī)?nèi)顏色發(fā)生突變，半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色。
2．常用計(jì)算方法
(1)關(guān)系式法
多步反應(yīng)是多個(gè)反應(yīng)連續(xù)發(fā)生，各反應(yīng)物、生成物之間存在確定的物質(zhì)的量的關(guān)系，根據(jù)有關(guān)反應(yīng)物、生成物之間物質(zhì)的量的關(guān)系，找出已知物與所求物間的數(shù)量關(guān)系；列比例式求解，能簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。
(2)守恒法
所謂“守恒”就是物質(zhì)在發(fā)生“變化”或兩物質(zhì)在發(fā)生“相互作用”的過(guò)程中，某些物理量的總量保持“不變”。在化學(xué)變化中有各種各樣的守恒，如質(zhì)量守恒、原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒等。根據(jù)守恒關(guān)系可列等式求解。
典 題 精 研
考向 定量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定與計(jì)算
例4 利用碘量法測(cè)定WCl6產(chǎn)品純度，實(shí)驗(yàn)如下：
①稱量：將足量CS2(易揮發(fā))加入干燥的稱量瓶中，蓋緊稱重為m1 g；開(kāi)蓋并計(jì)時(shí)1分鐘，蓋緊稱重為m2 g；再開(kāi)蓋加入待測(cè)樣品并計(jì)時(shí)1分鐘，蓋緊稱重為m3 g，則樣品質(zhì)量為_(kāi)_______________g(不考慮空氣中水蒸氣的干擾)。
m3＋m1－2m2
②滴定：先將WCl6轉(zhuǎn)化為可溶的Na2WO4，通過(guò)離子交換柱發(fā)生反應(yīng)：+Ba(IO3)2===BaWO4＋；交換結(jié)束后，向所得含的溶液中加入適量酸化的KI溶液，發(fā)生反應(yīng)：＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O；反應(yīng)完全后，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，發(fā)生反應(yīng)：I2+===2I－＋S4。滴定達(dá)終點(diǎn)時(shí)消耗的Na2S2O3溶液V mL，則樣品中WCl6(摩爾質(zhì)量為M g·mol－1)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
____________________。稱量時(shí)，若加入待測(cè)樣品后，開(kāi)蓋時(shí)間超過(guò)1分鐘，則滴定時(shí)消耗Na2S2O3溶液的體積將________(填“偏大”“偏小”或“不變”)，樣品中WCl6質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定值將________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。
%
不變
偏大
解析：①根據(jù)分析，稱量時(shí)加入足量的CS2，蓋緊稱重為m1 g，由于CS2易揮發(fā)，開(kāi)蓋時(shí)要揮發(fā)出來(lái)，稱量的質(zhì)量要減少，開(kāi)蓋并計(jì)時(shí)1分鐘，蓋緊稱重m2 g，則揮發(fā)出的CS2的質(zhì)量為(m1－m2) g，再開(kāi)蓋加入待測(cè)樣品并計(jì)時(shí)1分鐘，又揮發(fā)出(m1－m2) g的CS2，蓋緊稱重為m3 g，則樣品質(zhì)量為：m3 g＋2(m1－m2) g－m1 g＝(m3＋m1－2m2) g；②滴定時(shí)，根據(jù)關(guān)系式：～6I2～12S2，樣品中n(WCl6)＝)＝)＝ cV×10－3 mol，m(WCl6)＝cV×10－3mol×M g·mol－1＝g，則樣品中WCl6的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%＝%；根據(jù)測(cè)定原理，稱量時(shí)，若加入待測(cè)樣品后，開(kāi)蓋時(shí)間超過(guò)1分鐘，揮發(fā)的CS2的質(zhì)量增大，m3偏小，但WCl6的質(zhì)量不變，則滴定時(shí)消耗Na2S2O3溶液的體積將不變，樣品中WCl6質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定值將偏大。
練4 [2023·湖北卷]學(xué)習(xí)小組探究了銅的氧化過(guò)程及銅的氧化物的組成。回答下列問(wèn)題：
(1)銅與濃硝酸反應(yīng)的裝置如下圖，儀器A的名稱為_(kāi)_______，裝置B的作用為_(kāi)_______。
具支試管
防倒吸
(2)銅與過(guò)量H2O2反應(yīng)的探究如下：
實(shí)驗(yàn)②中Cu溶解的離子方程式為_(kāi)___________________________；產(chǎn)生的氣體為_(kāi)_______。比較實(shí)驗(yàn)①和②，從氧化還原角度說(shuō)明H＋的作用是______________________________。
Cu＋H2O2＋2H＋=== Cu2＋＋2H2O
O2
增強(qiáng)H2O2的氧化性
(3)用足量NaOH處理實(shí)驗(yàn)②新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X為銅的氧化物，提純干燥后的X在惰性氛圍下加熱，m g X完全分解為n g黑色氧化物Y，＝。X的化學(xué)式為_(kāi)_______。
(4)取含X粗品0.050 0 g(雜質(zhì)不參加反應(yīng))與過(guò)量的酸性KI完全反應(yīng)后，調(diào)節(jié)溶液至弱酸性。以淀粉為指示劑，用0.100 0 mol·L－1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，滴定終點(diǎn)時(shí)消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液15.00 mL。(已知：2Cu2＋+4I－===2CuI↓+I2，I2+===2I－＋S4)標(biāo)志滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是_________________________________，粗品中X的相對(duì)含量為_(kāi)_______。
CuO2
溶液藍(lán)色消失，且半分鐘不恢復(fù)原來(lái)的顏色
96.0%
解析：(1)由圖可知，儀器A的名稱為具支試管；銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和二氧化氮，其中二氧化氮易溶于水，需要防倒吸，則裝置B的作用為防倒吸；
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，銅片溶解，溶液變藍(lán)，可知在酸性條件下銅和過(guò)氧化氫發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸銅，離子方程式為：Cu＋H2O2＋2H＋=== Cu2＋＋2H2O；硫酸銅可以催化過(guò)氧化氫分解生成氧氣，則產(chǎn)生的氣體為O2；在Na2SO4溶液中H2O2不能氧化Cu，在稀H2SO4中能氧化，說(shuō)明H＋使H2O2的氧化性增強(qiáng)；
(3)在該反應(yīng)中銅的質(zhì)量m(Cu)＝n×＝，因?yàn)椋剑瑒tm(O)＝n×＋(m－n)＝，則X的化學(xué)式中銅原子和氧原子的物質(zhì)的量之比為：＝＝，則X為CuO2；
(4)CuO2在酸性條件下生成Cu2＋，Cu2＋與KI反應(yīng)生成I2，I2遇淀粉變藍(lán)，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定I2，當(dāng)?shù)稳胱詈蟀氲蜰a2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，溶液的藍(lán)色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)時(shí)，表明I2已完全反應(yīng)，達(dá)到滴定終點(diǎn)。CuO2中Cu為＋2價(jià)，O為－1價(jià)，結(jié)合已知反應(yīng)可知，CuO2在酸性條件下與KI發(fā)生反應(yīng)2CuO2＋8I－＋8H＋===2CuI↓＋3I2＋4H2O，則2CuO2～3I2～6Na2S2O3，則樣品中m(CuO2)＝×2×96 g＝0.048 g，w(CuO2)＝×100%＝96%。
模考精練·抓落實(shí)
1.某研究小組用鋁土礦為原料制備絮凝劑聚合氯化鋁([Al2(OH)aClb]m，a＝1～5)按如下流程開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。
已知：①鋁土礦主要成分為Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。用NaOH溶液溶解鋁土礦過(guò)程中SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶性的鋁硅酸鹽。
②[Al2(OH)aClb]m的絮凝效果可用鹽基度衡量，鹽基度＝，當(dāng)鹽基度為0.60～0.85時(shí)，絮凝效果較好。
請(qǐng)回答：
(1)步驟Ⅰ所得濾液中主要溶質(zhì)的化學(xué)式是________。
(2)下列說(shuō)法不正確的是________。
A．步驟Ⅰ，反應(yīng)需在密閉耐高壓容器中進(jìn)行，以實(shí)現(xiàn)所需反應(yīng)溫度
B．步驟Ⅱ，濾液濃度較大時(shí)通入過(guò)量CO2有利于減少Al(OH)3沉淀中的雜質(zhì)
C．步驟Ⅲ，為減少Al(OH)3吸附的雜質(zhì)，洗滌時(shí)需對(duì)漏斗中的沉淀充分?jǐn)嚢?br/>D．步驟Ⅳ中控制Al(OH)3和AlCl3的投料比可控制產(chǎn)品鹽基度
NaAlO2
C
(3)步驟Ⅴ采用如圖所示的蒸汽浴加熱，儀器A的名稱是________；步驟Ⅴ不宜用酒精燈直接加熱的原因是
___________________________________________________________。
蒸發(fā)皿
酒精燈直接加熱受熱不均勻，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品鹽基度不均勻
(4)測(cè)定產(chǎn)品的鹽基度。
Cl－的定量測(cè)定：稱取一定量樣品，配成溶液，移取25.00 mL溶液于錐形瓶中，調(diào)pH＝6.5～10.5，滴加指示劑K2CrO4溶液。在不斷搖動(dòng)下，用0.100 0 mol·L－1 AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺紅色(有Ag2CrO4沉淀)，30秒內(nèi)不褪色。平行測(cè)試3次，平均消耗AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液22.50 mL。另測(cè)得上述樣品溶液中c(Al3＋)＝0.100 0 mol·L－1。
①產(chǎn)品的鹽基度為_(kāi)_______。
②測(cè)定Cl－過(guò)程中溶液pH過(guò)低或過(guò)高均會(huì)影響測(cè)定結(jié)果，原因是
__________________________________________________________。
0.7
pH過(guò)低，指示劑會(huì)與氫離子反應(yīng)生成重鉻酸根，會(huì)氧化氯離子，導(dǎo)致消耗的硝酸銀偏少，而pH過(guò)高，氫氧根會(huì)與銀離子反應(yīng)，導(dǎo)致消耗的硝酸銀偏多
解析：鋁土礦主要成分為Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2，向鋁土礦中加氫氧化鈉溶液，得到難溶性鋁硅酸鹽、偏鋁酸鈉，氧化鐵不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，過(guò)濾，濾液中主要含偏鋁酸鈉，向偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳，過(guò)濾，得到氫氧化鋁沉淀，分為兩份，一份加入鹽酸得到氯化鋁，將兩份混合得到聚合氯化鋁溶液，加熱得到聚合氯化鋁固體。
(1)根據(jù)題中信息步驟Ⅰ所得濾液中主要溶質(zhì)的化學(xué)式是NaAlO2。(2)步驟Ⅰ，反應(yīng)所學(xué)溫度高于100 ℃，因此反應(yīng)需在密閉耐高壓容器中進(jìn)行，以實(shí)現(xiàn)所需反應(yīng)溫度，故A正確；步驟Ⅱ，濾液濃度較大時(shí)通入過(guò)量CO2生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉溶液，有利于減少Al(OH)3沉淀中的雜質(zhì)，故B正確；步驟Ⅲ，洗滌時(shí)不需對(duì)漏斗中的沉淀充分?jǐn)嚢瑁蔆錯(cuò)誤；[Al2(OH)aClb]m中a、b可通過(guò)控制Al(OH)3和AlCl3的投料比來(lái)控制產(chǎn)品鹽基度，故D正確。
2．2 噻吩乙醇(Mr＝128)是抗血栓藥物氯吡格雷的重要中間體，其制備方法如下：
Ⅰ.制鈉砂。向燒瓶中加入300 mL液體A和4.60 g金屬鈉，加熱至鈉熔化后，蓋緊塞子，振蕩至大量微小鈉珠出現(xiàn)。
Ⅱ.制噻吩鈉。降溫至10 ℃，加入25 mL噻吩，反應(yīng)至鈉砂消失。
Ⅲ.制噻吩乙醇鈉。降溫至－10 ℃，加入稍過(guò)量的環(huán)氧乙烷的四氫呋喃溶液，反應(yīng)30 min。
Ⅳ.水解。恢復(fù)室溫，加入70 mL水，攪拌30 min；加鹽酸調(diào)pH至4～6，繼續(xù)反應(yīng)2 h，分液；用水洗滌有機(jī)相，二次分液。
Ⅴ.分離。向有機(jī)相中加入無(wú)水MgSO4，靜置，過(guò)濾，對(duì)濾液進(jìn)行蒸餾，蒸出四氫呋喃、噻吩和液體A后，得到產(chǎn)品17.92 g。
回答下列問(wèn)題：
(1)步驟Ⅰ中液體A可以選擇________。
a．乙醇 b．水
c．甲苯 d．液氨
(2)噻吩沸點(diǎn)低于吡咯( )的原因是
______________________________________________________。
(3)步驟Ⅱ的化學(xué)方程式為
__________________________________________________________。
c
(4)步驟Ⅲ中反應(yīng)放熱，為防止溫度過(guò)高引發(fā)副反應(yīng)，加入環(huán)氧乙烷溶液的方法是______________________________________________。
(5)步驟Ⅳ中用鹽酸調(diào)節(jié)pH的目的是
_______________________________________________________。
(6)下列儀器在步驟Ⅴ中無(wú)需使用的是__________________(填名稱)；
無(wú)水MgSO4的作用為_(kāi)_______。
(7)產(chǎn)品的產(chǎn)率為_(kāi)_______(用Na計(jì)算，精確至0.1%)。
將環(huán)氧乙烷溶液沿?zé)勘诰従徏尤耄诉^(guò)程中不斷用玻璃棒進(jìn)行攪拌來(lái)散熱
將NaOH中和，使平衡正向移動(dòng)，增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
球形冷凝管和分液漏斗
除去水
70.0%
(4)步驟Ⅲ中反應(yīng)放熱，為防止溫度過(guò)高引發(fā)副反應(yīng)，加入環(huán)氧乙烷溶液的方法是：將環(huán)氧乙烷溶液沿?zé)勘诰従徏尤耄诉^(guò)程中不斷用玻璃棒進(jìn)行攪拌來(lái)散熱。
(5)2 噻吩乙醇鈉水解生成2 噻吩乙醇的過(guò)程中有NaOH生成，用鹽酸調(diào)節(jié)pH的目的是將NaOH中和，使平衡正向移動(dòng)，增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。
(6)步驟Ⅴ中的操作有過(guò)濾、蒸餾，過(guò)濾需用到漏斗、玻璃棒、燒杯，蒸餾的過(guò)程中需要直形冷凝管不能用球形冷凝管，無(wú)需使用的是球形冷凝管和分液漏斗；向有機(jī)相中加入無(wú)水MgSO4的作用是：除去水。
(7)步驟Ⅰ中向燒瓶中加入300 mL液體A和4.60 g金屬鈉，Na的物質(zhì)的量為＝0.2 mol，步驟Ⅱ中Na完全反應(yīng)，根據(jù)方程式可知，理論上可以生成0.2 mol 2 噻吩乙醇，產(chǎn)品的產(chǎn)率為×100%＝70.0%。
3．三氯化鉻(CrCl3)是常用的媒染劑和催化劑，易潮解，易升華，高溫下易被氧氣氧化。實(shí)驗(yàn)室制取CrCl3的反應(yīng)為：Cr2O3(s)＋3CCl4(g)2CrCl3(s)＋3COCl2(g)，其實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示：
已知：①COCl2(俗稱光氣)有毒，遇水發(fā)生水解：COCl2＋H2O===CO2＋2HCl；
②堿性條件下，H2O2可將Cr3＋氧化為(黃色)；酸性條件下，H2O2將 (橙色)還原為Cr3＋(綠色)。
(1)A裝置用于干燥N2和觀察其流速，A中的試劑是________；無(wú)水CaCl2的作用是_________________________；反應(yīng)結(jié)束后要繼續(xù)通入一段時(shí)間氮?dú)猓饕康氖莀_________________________________。
(2)裝置E用來(lái)收集產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中若D處因發(fā)生凝華出現(xiàn)堵塞，A裝置中可觀察到的現(xiàn)象是_____________；可通過(guò)______________(填操作)使實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。
(3)尾氣與裝置G中過(guò)量的NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________。
濃H2SO4
防止G中水蒸氣進(jìn)入E及C裝置
將CrCl3和COCl2分別充分排入裝置E和G中
導(dǎo)管內(nèi)液面上升
對(duì)D處稍加熱
＋2Cl－＋2H2O
(4)測(cè)定產(chǎn)品中CrCl3，質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
Ⅰ.取2.0 g CrCl3產(chǎn)品，在強(qiáng)堿性條件下，加入過(guò)量30% H2O2溶液，小火加熱使CrCl3完全轉(zhuǎn)化為，再繼續(xù)加熱一段時(shí)間。
Ⅱ.冷卻后加適量的蒸餾水，再滴入適量的稀硫酸和濃磷酸(濃磷酸作用是防止指示劑提前變色)，使轉(zhuǎn)化為。
Ⅲ.在溶液中加入適量濃H2SO4混合均勻，滴入3滴試亞鐵靈做指示劑，用新配制的1.0 mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液由黃色經(jīng)藍(lán)綠色至紅褐色即為終點(diǎn)，消耗(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液30.00 mL(滴定中被Fe2＋還原為Cr3＋)。
①計(jì)算產(chǎn)品中CrCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______。
②下列操作將導(dǎo)致產(chǎn)品中CrCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定值偏低的是________(填字母標(biāo)號(hào))。
A．步驟Ⅰ中未繼續(xù)加熱一段時(shí)間
B．步驟Ⅱ用鹽酸替代硫酸
C．步驟Ⅲ中(NH4)2Fe(SO4)2溶液部分變質(zhì)
D．步驟Ⅲ中讀數(shù)時(shí)，滴定前俯視，滴定后平視
79.25%
AB
解析：(1)實(shí)驗(yàn)室制取CrCl3的反應(yīng)為Cr2O3(s)＋3CCl4(g)2CrCl3(s)＋3COCl2(g)，CrCl3 易潮解，高溫下易被氧氣氧化，所以要防止裝置內(nèi)在高溫條件下不能存在空氣，反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)通入一段時(shí)間氮?dú)猓孋rCl3在氮?dú)夥諊欣鋮s，防止空氣進(jìn)入使CrCl3氧化，A中裝濃H2SO4干燥N2并防止空氣中水蒸氣進(jìn)入C裝置；無(wú)水CaCl2防止G中水蒸氣進(jìn)入E及C裝置；反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)通入一段時(shí)間氮?dú)猓瑢rCl3充分排入裝置E，將COCl2排入裝置G中并被充分吸收，回收尾氣；(2)若D處出現(xiàn)堵塞，則C裝置內(nèi)壓強(qiáng)增大，A中導(dǎo)管內(nèi)液面上升； D處堵塞是因CrCl3升華后在D處凝聚而產(chǎn)生的，故可對(duì)D處稍加熱，使實(shí)驗(yàn)?zāi)芾^續(xù)進(jìn)行；(3)裝置G中可以看做是COCl2先與水反應(yīng)生成二氧化碳和氯化氫，二氧化碳和氯化氫再與氫氧化鈉反應(yīng)，根據(jù)電荷守恒和原子守恒，可得反應(yīng)的離子方程式為： ＋ 2Cl－＋2H2O；(4)①根據(jù)得失電子守恒和原子守恒可得測(cè)定過(guò)程中的物質(zhì)的量的關(guān)系為：～6(NH4)2Fe(SO4)2，(NH4)2Fe(SO4)2的物質(zhì)的量：n＝cV＝30.00×10－3L×1.0 mol·L－1＝3×10－2mol，測(cè)定產(chǎn)品中CrCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：＝79.25%；
②A項(xiàng)，步驟Ⅰ未繼續(xù)加熱一段時(shí)間，過(guò)量的H2O2在步驟Ⅰ中會(huì)將還原為Cr3＋，則滴定時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液(NH)4Fe(SO4)2體積減小，測(cè)定的CrCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低；B項(xiàng)，步驟Ⅱ中用鹽酸代替硫酸，由于Cl－具有還原性，會(huì)反應(yīng)消耗，導(dǎo)致(NH)4Fe(SO4)2消耗的體積偏小，讀取標(biāo)準(zhǔn)液體積小于實(shí)際，測(cè)出的CrCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低；C項(xiàng)，步驟Ⅰ中(NH)4Fe(SO4)2已變質(zhì)，則滴定用標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大，測(cè)出的CrCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高；D項(xiàng)，步驟中讀數(shù)時(shí)，滴定前俯視(讀數(shù)偏小)，滴定后平視，讀取標(biāo)準(zhǔn)液的體積偏大，測(cè)出的CrCl3質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高。
4．二氯異氰尿酸鈉(NaC3N3O3Cl2)是一種高效廣譜殺菌消毒劑，它常溫下為白色固體，難溶于冷水。其制備原理為：2NaClO＋C3H3N3O3 NaC3N3O3Cl2＋NaOH＋H2O。請(qǐng)選擇下列部分裝置制備二氯異氰尿酸鈉并探究其性質(zhì)。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
(1)儀器X的名稱是________。
(2)裝置B的作用是____________________________________。
(3)D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
________________________________________________。
(4)選擇合適裝置，按氣流從左至右，導(dǎo)管連接順序?yàn)開(kāi)_______(填字母)。
(5)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先向A中通入氯氣，生成高濃度的NaClO溶液后，再加入氰尿酸溶液，并在整個(gè)過(guò)程中不斷通入一定量的氯氣，其原因是
_____________________________________________________。
(6)反應(yīng)結(jié)束后，A中濁液經(jīng)過(guò)濾、________、________得到粗產(chǎn)品m g。
三頸燒瓶
除去氯氣中的氯化氫
Ca(ClO)2＋4HCl(濃)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O
fcdabe
通入Cl2與生成的NaOH反應(yīng)，有利于NaC3N3O3Cl2的生成
冷水洗滌
干燥
(7)粗產(chǎn)品中NaC3N3O3Cl2含量測(cè)定。將m g粗產(chǎn)品溶于無(wú)氧蒸餾水中配制成100 mL溶液，取20.00 mL所配制溶液于碘量瓶中，加入適量稀硫酸和過(guò)量KI溶液，密封在暗處?kù)o置5 min。用c mol·L－1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，加入指示劑，滴定至終點(diǎn)，消耗V mL Na2S2O3溶液。(假設(shè)雜質(zhì)不與KI反應(yīng)，涉及的反應(yīng)為：===2I－＋S4)
①加入的指示劑是________。
②則NaC3N3O3Cl2的百分含量為_(kāi)_______%。(用含m、c、V的代數(shù)式表示)
淀粉溶液
解析：由實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，裝置D中次氯酸鈣與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣，濃鹽酸具有揮發(fā)性，制得的氯氣中混有氯化氫和水蒸氣，裝置B中盛有的飽和食鹽水用于除去氯化氫氣體，裝置A中氯氣與氫氧化鈉溶液、氰尿酸溶液反應(yīng)制備二氯異氰尿酸鈉，氯氣與裝置C中盛有的氫氧化鈉溶液用于吸收未反應(yīng)的氯氣，防止污染空氣，則裝置的連接順序?yàn)镈BAC，導(dǎo)管連接順序?yàn)閒cdabe。(5)整個(gè)過(guò)程中不斷通入一定量的氯氣，能與反應(yīng)生成的氫氧化鈉溶液反應(yīng)，減少生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，有利于二氯異氰尿酸鈉的生成；(6)反應(yīng)結(jié)束后，A中濁液經(jīng)過(guò)濾、冷水洗滌、干燥得到二氯異氰尿酸鈉；(7)①滴定終點(diǎn)時(shí)，I2完全反應(yīng)，滴定時(shí)應(yīng)選擇淀粉溶液做指示劑；②由涉及的反應(yīng)方程式可得如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：，由滴定消耗V mL c mol·L－1硫代硫酸鈉溶液可知，m g樣品中二氯異氰尿酸鈉的物質(zhì)的量為c mol·L－1×V×10－3 L ×＝×10－3 mol，則樣品的純度為×100%＝%。
5．苯甲酸乙酯(C9H10O2)(Mr＝150；密度為1.05 g·cm－3)稍有水果氣味，用于配制香水香精和人造精油；也大量用于食品中，也可用作有機(jī)合成中間體、溶劑如纖維素酯、纖維素醚、樹(shù)脂等。可能用到的數(shù)據(jù)：
其制備原理為：
沸點(diǎn)(℃，1 atm) 苯甲酸 苯甲酸乙酯 石油醚 水 乙醇 環(huán)己烷 共沸物(環(huán)己烷—水—乙醇)
249 212.6 40～80 100 78.3 80.75 62.6
制備過(guò)程：
Ⅰ.制備粗產(chǎn)品：
如圖所示的裝置中，于50 mL圓底燒瓶中加入8.0 g苯甲酸(固體)(Mr＝122)、20 mL乙醇(Mr＝46)、15 mL環(huán)己烷、3 mL濃硫酸，搖勻，加沸石。在分水器上加水至c處，接通冷凝水，水浴回流約2 h，反應(yīng)基本完成。記錄體積，繼續(xù)蒸出多余的環(huán)己烷和乙醇(從分水器中放出)。
Ⅱ.粗產(chǎn)品的純化：加水30 mL，分批加入固體NaHCO3。分液，水層用20 mL石油醚分兩次萃取。合并有機(jī)層，用無(wú)水硫酸鎂干燥。回收石油醚，加熱精餾，收集210～213 ℃餾分。
(1)儀器d的名稱__________，水流方向?yàn)開(kāi)____進(jìn)________出。
(2)該反應(yīng)水浴控制的溫度為_(kāi)_____________________。
(3)該反應(yīng)加過(guò)量乙醇的目的為
___________________________________________________________。
(4)分水器的作用：_________________________________________，
分水器的檢漏方法？
如何利用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷反應(yīng)已基本完成____________________。
球形冷凝管
a
b
略高于62.6 ℃
乙醇相對(duì)廉價(jià)，增大反應(yīng)物濃度，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高苯甲酸的轉(zhuǎn)化率，提高產(chǎn)率；形成共沸物需要添加乙醇
分離產(chǎn)生的水，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高轉(zhuǎn)化率
關(guān)閉活塞，在分水器中加適量的水，觀察是否漏水，若不漏水，旋轉(zhuǎn)活塞180°，若仍不漏水，說(shuō)明分水器不漏水
加熱回流至分水器中水位不再上升為止(共98張PPT)
專題十三　化學(xué)反應(yīng)原理綜合考查
真題研練·析考情
核心突破·提能力
模考精練·抓落實(shí)
真題研練·析考情
1.[2023·湖南卷]聚苯乙烯是一類重要的高分子材料，可通過(guò)苯乙烯聚合制得。
Ⅰ.苯乙烯的制備
(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：
①C6H5C2H5(g)＋O2(g)===8CO2(g)＋5H2O(g)
ΔH1＝－4 386.9 kJ·mol－1
②C6H5CH===CH2(g)＋10O2(g)===8CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH2＝－4 263.1 kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(g)ΔH3＝－241.8 kJ·mol－1
計(jì)算反應(yīng)④C6H5C2H5(g) C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)
的ΔH4＝________ kJ·mol－1；
＋118　
解析：(1)根據(jù)蓋斯定律，由①－②－③，可得④C6H5C2H5(g) C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)　ΔH4＝－4 386.9 kJ·mol－1－(－4 263.1 kJ·mol－1)－(－241.8 kJ·mol－1)＝＋118 kJ·mol－1。
(2)在某溫度、100 kPa下，向反應(yīng)器中充入1 mol氣態(tài)乙苯發(fā)生反應(yīng)④，其平衡轉(zhuǎn)化率為50%，欲將平衡轉(zhuǎn)化率提高至75 %，需要向反應(yīng)器中充入________ mol水蒸氣作為稀釋氣(計(jì)算時(shí)忽略副反應(yīng))；
5　
解析：乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為50%時(shí)，由題中信息可得：
　　　　 C6H5C2H5(g) C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)
起始量 1 mol 0 0
轉(zhuǎn)化量 0.5 mol 0.5 mol 0.5 mol
平衡量 0.5 mol 0.5 mol 0.5 mol
平衡分壓 kPa kPa kPa
則壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp＝ ＝ kPa。設(shè)充入x mol水蒸氣時(shí)乙苯平衡轉(zhuǎn)化率提高到75%，則：
　　　　　C6H5C2H5(g) C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)
起始量 1 mol 0 0
轉(zhuǎn)化量 0.75 mol 0.75 mol 0.75 mol
平衡量 0.25 mol 0.75 mol 0.75 mol
平衡分壓 kPa kPa kPa
溫度不變，平衡常數(shù)不變，則壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp＝＝ kPa＝ kPa，解得x＝5。
(3)在913 K、100 kPa下，以水蒸氣作稀釋氣、Fe2O3作催化劑，乙苯除脫氫生成苯乙烯外，還會(huì)發(fā)生如下兩個(gè)副反應(yīng)：
⑤C6H5C2H5(g) C6H6(g)＋CH2===CH2(g)
⑥C6H5C2H5(g)＋H2(g) C6H5CH3(g)＋CH4(g)
以上反應(yīng)體系中，芳香烴產(chǎn)物苯乙烯、苯和甲苯的
選擇性S(S＝×100%)
隨乙苯轉(zhuǎn)化率的變化曲線如圖所示，其中曲線b代表的
產(chǎn)物是______，
理由是______________________________________________________________；
甲苯
主反應(yīng)生成的氫氣能使副反應(yīng)⑥的平衡正向移動(dòng)，甲苯的選擇性大于苯的選擇性
解析：生成苯乙烯的反應(yīng)為主反應(yīng)，則苯乙烯的選擇性最高，主反應(yīng)生成的氫氣能使副反應(yīng)⑥的平衡正向移動(dòng)，則甲苯的選擇性大于苯的選擇性，故b代表的產(chǎn)物為甲苯。
(4)關(guān)于本反應(yīng)體系中催化劑Fe2O3的描述錯(cuò)誤的是________；
A．X射線衍射技術(shù)可測(cè)定Fe2O3晶體結(jié)構(gòu)
B．Fe2O3可改變乙苯平衡轉(zhuǎn)化率
C．Fe2O3降低了乙苯脫氫反應(yīng)的活化能
D．改變Fe2O3顆粒大小不影響反應(yīng)速率
答案： BD　
解析：X射線衍射技術(shù)可以測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)，A項(xiàng)正確；Fe2O3是催化劑，催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，不能改變乙苯平衡轉(zhuǎn)化率，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Fe2O3作催化劑，可以降低乙苯脫氫反應(yīng)的活化能，C項(xiàng)正確；改變Fe2O3顆粒大小即改變催化劑的表面積，可以改變反應(yīng)速率，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
Ⅱ.苯乙烯的聚合
苯乙烯聚合有多種方法，其中一種方法的關(guān)鍵步驟是某Cu(Ⅰ)的配合物促進(jìn)C6H5CH2X(引發(fā)劑，X表示鹵素)生成自由基 實(shí)現(xiàn)苯乙烯可控聚合。
(5)引發(fā)劑C6H5CH2Cl、C6H5CH2Br、C6H5CH2I中活性最高的是________；
(6)室溫下，①Cu＋在配體L的水溶液中形成，其反應(yīng)平衡常數(shù)為K；
②CuBr在水中的溶度積常數(shù)為Ksp。由此可知，CuBr在配體L的水溶液中溶解反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(kāi)_______(所有方程式中計(jì)量系數(shù)關(guān)系均為最簡(jiǎn)整數(shù)比)。
C6H5CH2Cl　
K×Ksp
解析：(5)電負(fù)性：Cl>Br>I，C—Cl鍵的極性更大，更易斷裂，故C6H5CH2Cl更易生成自由基C6H5C*,H2，活性最強(qiáng)。
解析：(6)已知Cu＋(aq)＋2L [Cu(L)2]＋　K、CuBr(s) Cu＋(aq)＋Br－(aq)　Ksp，兩反應(yīng)相加可得：CuBr(s)＋2L [Cu(L)2]＋＋Br－(aq)，則其平衡常數(shù)為K×Ksp。
2．[2023·遼寧卷]硫酸工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。
(1)我國(guó)古籍記載了硫酸的制備方法——“煉石膽(CuSO4·5H2O)取精華法”。借助現(xiàn)代儀器分析，該制備過(guò)程中CuSO4·5H2O分解的TG曲線(熱重)及DSC曲線(反映體系熱量變化情況，數(shù)值已省略)如下圖所示。700 ℃左右有兩個(gè)吸熱峰，則此時(shí)分解生成的氧化物有SO2、________和________(填化學(xué)式)。
CuO
SO3
解析：根據(jù)圖示的熱重曲線所示，在700 ℃左右會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)吸熱峰，說(shuō)明此時(shí)CuSO4發(fā)生熱分解反應(yīng)，從TG圖像可以看出，質(zhì)量減少量為原CuSO4質(zhì)量的一半，說(shuō)明有固體CuO剩余，還有其他氣體產(chǎn)生，此時(shí)氣體產(chǎn)物為SO2、SO3、O2，可能出現(xiàn)的化學(xué)方程式為3CuSO43CuO＋2SO2↑＋SO3↑＋O2↑，結(jié)合反應(yīng)中產(chǎn)物的固體產(chǎn)物質(zhì)量和氣體產(chǎn)物質(zhì)量可以確定，該反應(yīng)的產(chǎn)物為CuO、SO2、SO3、O2，故答案為CuO、SO3。
(2)鉛室法使用了大容積鉛室制備硫酸(76%以下)，副產(chǎn)物為亞硝基硫酸，主要反應(yīng)如下：
NO2＋SO2＋H2O===NO＋H2SO4
2NO＋O2===2NO2
(ⅰ)上述過(guò)程中NO2的作用為_(kāi)_______。
(ⅱ)為了適應(yīng)化工生產(chǎn)的需求，鉛室法最終被接觸法所代替，其主要原因是
_____________________________________________________________________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。
催化劑
反應(yīng)中有污染空氣的NO和NO2放出影響空氣環(huán)境、NO2可以溶解在硫酸中給產(chǎn)物硫酸帶來(lái)雜質(zhì)、產(chǎn)率不高(答案合理即可)
解析： (ⅰ)根據(jù)所給的反應(yīng)方程式，NO2在反應(yīng)過(guò)程中先消耗再生成，說(shuō)明NO2在反應(yīng)中起催化劑的作用；
(ⅱ)近年來(lái)，鉛室法被接觸法代替是因?yàn)樵诜磻?yīng)中有污染空氣的NO和NO2放出影響空氣環(huán)境，同時(shí)作為催化劑的NO2可以溶解在硫酸中給產(chǎn)物硫酸帶來(lái)雜質(zhì)，影響產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)率不高(答案合理即可)。
(3)接觸法制硫酸的關(guān)鍵反應(yīng)為SO2的催化氧化：
SO2(g)＋O2(g) SO3(g)　ΔH＝－98.9 kJ·mol－1
(ⅰ)為尋求固定投料比下不同反應(yīng)階段的最佳生產(chǎn)溫度，繪制相應(yīng)轉(zhuǎn)化率(α)下反應(yīng)速率(數(shù)值已略去)與溫度的關(guān)系如下圖所示，下列說(shuō)法正確的是________。
a．溫度越高，反應(yīng)速率越大
b．α＝0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率
c．α越大，反應(yīng)速率最大值對(duì)應(yīng)溫度越低
d．可根據(jù)不同α下的最大速率，選擇最佳
生產(chǎn)溫度
cd
解析：根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率下的反應(yīng)速率曲線可以看出，隨著溫度的升高反應(yīng)速率先加快后減慢，a錯(cuò)誤；從圖中所給出的速率曲線可以看出，相同溫度下，轉(zhuǎn)化率越低反應(yīng)速率越快，但在轉(zhuǎn)化率小于88%時(shí)的反應(yīng)速率圖像并沒(méi)有給出，無(wú)法判斷α＝0.88的條件下是否是平衡轉(zhuǎn)化率，b錯(cuò)誤；從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率不斷減小，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，c正確；從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，這時(shí)可以根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率選擇合適的反應(yīng)溫度以減少能源的消耗，d正確；故答案選cd；
(ⅱ)為提高釩催化劑的綜合性能，我國(guó)科學(xué)家對(duì)其進(jìn)行了改良。不同催化劑下，溫度和轉(zhuǎn)化率關(guān)系如下圖所示，催化性能最佳的是________(填標(biāo)號(hào))。
d
解析：為了提高催化劑的綜合性能，科學(xué)家對(duì)催化劑進(jìn)行了改良，從圖中可以看出標(biāo)號(hào)為d的催化劑V K Cs Ce對(duì)SO2的轉(zhuǎn)化率最好，產(chǎn)率最佳，故答案選d；
(ⅲ)設(shè)O2的平衡分壓為p，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為αe，用含p和αe的代數(shù)
式表示上述催化氧化反應(yīng)的Kp＝________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算)。
解析：利用分壓代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝＝＝；設(shè)SO2初始量為m mol，則平衡時(shí)n(SO2)＝m(1－αe)，n(SO3)＝m·αe，Kp＝＝，故答案為。
3．[2023·浙江6月]水煤氣變換反應(yīng)是工業(yè)上的重要反應(yīng)，可用于制氫。
水煤氣變換反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.2 kJ·mol－1
該反應(yīng)分兩步完成：
3Fe2O3(s)＋CO(g) 2Fe3O4(s)＋CO2(g)　ΔH1＝－47.2 kJ·mol－1
2Fe3O4(s)＋H2O(g) 3Fe2O3(s)＋H2(g)　ΔH2
請(qǐng)回答：
(1)ΔH2＝________ kJ·mol－1。
＋6　
解析：設(shè)方程式①CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.2 kJ·mol－1
②3Fe2O3(s)＋CO(g) 2Fe3O4(s)＋CO2(g)　ΔH1＝
③2Fe3O4(s)＋H2O(g) 3Fe2O3(s)＋H2(g)　ΔH2
根據(jù)蓋斯定律可知，③＝①－②，則ΔH2＝ΔH－ΔH1＝(－41.2 kJ·mol－1)－(－47.2 kJ·mol－1)＝6 kJ·mol－1；
(2)恒定總壓1.70 MPa和水碳比[n(H2O)/n(CO)＝12∶5]投料，在不同條件下達(dá)到平衡時(shí)CO2和H2的分壓(某成分分壓＝總壓×該成分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))如下表：
①在條件1下，水煤氣變換反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________。
②對(duì)比條件1，條件2中H2產(chǎn)率下降是因?yàn)榘l(fā)生了一個(gè)不涉及CO2的副反應(yīng)，寫出該反應(yīng)方程式______________________。
p(CO2)/MPa p(H2)/MPa p(CH4)/MPa
條件1 0.40 0.40 0
條件2 0.42 0.36 0.02
2
CO＋3H2 CH4＋H2O
解析：①條件1下沒(méi)有甲烷生成，只發(fā)生了水煤氣變換反應(yīng)，該反應(yīng)是一個(gè)氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)。設(shè)在條件1下平衡時(shí)容器的總體積為V，水蒸氣和一氧化碳的投料分別為12 mol和5 mol，參加反應(yīng)的一氧化碳為x mol，根據(jù)已知信息可得以下三段式：
　　　　 　 CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
開(kāi)始(mol) 5 12 0 0
轉(zhuǎn)化(mol) x x x x
平衡(mol) 5－x 12－x x x
×1.7 MPa＝0.40 MPa，解得x＝4；
則平衡常數(shù)K＝＝2；
②根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，有甲烷生成，且該副反應(yīng)沒(méi)有二氧化碳參與，且氫氣的產(chǎn)率降低，則該方程式為：CO＋3H2 CH4＋H2O；
(3)下列說(shuō)法正確的是________。
A．通入反應(yīng)器的原料氣中應(yīng)避免混入O2
B．恒定水碳比[n(H2O)/n(CO)]，增加體系總壓可提高H2的平衡產(chǎn)率
C．通入過(guò)量的水蒸氣可防止Fe3O4被進(jìn)一步還原為Fe
D．通過(guò)充入惰性氣體增加體系總壓，可提高反應(yīng)速率
AC
解析：一氧化碳和氫氣都可以和氧氣反應(yīng)，則通入反應(yīng)器的原料氣中應(yīng)避免混入O2，A正確；該反應(yīng)前后氣體計(jì)量系數(shù)相同，則增加體系總壓平衡不移動(dòng)，不能提高平衡產(chǎn)率，B錯(cuò)誤；通入過(guò)量的水蒸氣可以促進(jìn)四氧化三鐵被氧化為氧化鐵，水蒸氣不能將鐵的氧化物還原為單質(zhì)鐵，但過(guò)量的水蒸氣可以降低體系中CO和H2的濃度，從而防止鐵的氧化物被還原為單質(zhì)鐵，C正確；若保持容器的體積不變，通過(guò)充入惰性氣體增加體系總壓，反應(yīng)物濃度不變，反應(yīng)速率不變，D錯(cuò)誤；故選AC；
(4)水煤氣變換反應(yīng)是放熱的可逆反應(yīng)，需在多個(gè)催化劑反應(yīng)層間進(jìn)行降溫操作以“去除”反應(yīng)過(guò)程中的余熱(如圖1所示)，保證反應(yīng)在最適宜溫度附近進(jìn)行。
①在催化劑活性溫度范圍內(nèi)，圖2中b～c段對(duì)應(yīng)降溫操作的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)該過(guò)程的一種操作方法是________。
A．按原水碳比通入冷的原料氣
B．噴入冷水(蒸氣)
C．通過(guò)熱交換器換熱
②若采用噴入冷水(蒸氣)的方式降溫，在圖3中作出CO平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線。
AC
答案：見(jiàn)解析
解析：①按原水碳比通入冷的原料氣，可以降低溫度，同時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率稍減小，導(dǎo)致CO的轉(zhuǎn)化率稍減小，與圖中變化相符，A正確；噴入冷水(蒸氣)，可以降低溫度，但是同時(shí)水蒸氣的濃度增大，會(huì)導(dǎo)致CO的轉(zhuǎn)化率增大，與圖中變化不符，B錯(cuò)誤；通過(guò)熱交換器換熱，可以降低溫度，且不改變投料比，同時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率稍減小，導(dǎo)致CO的轉(zhuǎn)化率稍減小，與圖中變化相符，C正確；故選AC；②增大水蒸氣的濃度，平衡正向移動(dòng)，則一氧化碳的的平衡轉(zhuǎn)化率增大，會(huì)高于原平衡線，故圖像為：
(5)在催化劑活性溫度范圍內(nèi)，水煤氣變換反應(yīng)的歷程包含反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附(快速)、反應(yīng)及產(chǎn)物分子脫附等過(guò)程。隨著溫度升高，該反應(yīng)的反應(yīng)速率先增大后減小，其速率減小的原因是__________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________。
答案：溫度過(guò)高時(shí)，不利于反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附，從而導(dǎo)致其反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附量及濃度降低，反應(yīng)速率減小；溫度過(guò)高還會(huì)導(dǎo)致催化劑的活性降低，從而使化學(xué)反應(yīng)速率減小
解析：反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附是一個(gè)放熱的快速過(guò)程，溫度過(guò)高時(shí)，不利于反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附，從而導(dǎo)致其反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附量及濃度降低，反應(yīng)速率減小；溫度過(guò)高還會(huì)導(dǎo)致催化劑的活性降低，從而使化學(xué)反應(yīng)速率減小。
4．[2022·全國(guó)乙卷]油氣開(kāi)采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫，需要回收處理并加以利用。回答下列問(wèn)題：
(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：
①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)
ΔH1＝－1 036 kJ·mol－1
②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g)
ΔH2＝94 kJ·mol－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝－484 kJ·mol－1
計(jì)算H2S熱分解反應(yīng)④2H2S(g)===
S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝________ kJ·mol－1。
＋170
解析：根據(jù)蓋斯定律可知，反應(yīng)④＝(①＋②)÷3－③，即ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2)÷3－ΔH3＝＋170 kJ·mol－1。
(2)較普遍采用的H2S處理方法是克勞斯工藝，即利用反應(yīng)①和②生成單質(zhì)硫。另一種方法是，利用反應(yīng)④高溫?zé)岱纸釮2S。相比克勞斯工藝，高溫?zé)岱纸夥椒ǖ膬?yōu)點(diǎn)是
______________________________________，缺點(diǎn)是________。
高溫?zé)岱纸饽軌颢@得H2，H2可作燃料，且副產(chǎn)物少
能耗高
解析：克勞斯工藝無(wú)法獲取H2，且存在副產(chǎn)物SO2，高溫?zé)岱纸饽軌颢@得H2，H2可作燃料，且副產(chǎn)物少；高溫?zé)岱纸夥ǖ娜秉c(diǎn)是需要高溫條件，能耗高。
(3)在1 470 K、100 kPa反應(yīng)條件下，將n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合氣進(jìn)行H2S熱分解反應(yīng)。平衡時(shí)混合氣中H2S與H2的分壓相等，H2S平衡轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______，平衡常數(shù)Kp＝________ kPa。
50%
4.76
解析：(3)設(shè)初始時(shí)H2S為1 mol，則Ar為4 mol，H2S轉(zhuǎn)化了2x mol，列三段式：
　　　　 2H2S(g) S2(g)＋2H2(g)
初始量/mol: 　1 0 0
轉(zhuǎn)化量/mol: 　2x x 2x
平衡量/mol: 1－2x x 2x
平衡時(shí)H2S與H2的分壓相等，則n(H2S)＝n(H2)，1－2x＝2x，可得x＝0.25，則H2S的平衡轉(zhuǎn)化率＝×100%＝50%，平衡時(shí)，n(H2S)＝n(H2)＝0.5 mol，n(S2)＝0.25 mol，此時(shí)容器中氣體總物質(zhì)的量為0.5 mol＋0.5 mol＋0.25 mol＋4 mol＝5.25 mol，則H2S(g)、S2(g)、H2(g)的分壓分別為(100×) kPa、(100×) kPa、(100×) kPa，代入Kp＝，可得Kp≈4.76 kPa。
(4)在1 373 K、100 kPa反應(yīng)條件下，對(duì)于n(H2S)∶n(Ar)分別為4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S Ar混合氣，熱分解反應(yīng)過(guò)程中H2S轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化如下圖所示。
①n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡轉(zhuǎn)化率___________，
理由是___________________________________________________________。
②n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9對(duì)應(yīng)圖中曲線________，計(jì)算其在0～0.1 s之間，H2S分壓的平均變化率為_(kāi)_______ kPa·s－1。
越高(或越大)
H2S的熱分解反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，恒壓條件下，不斷充入Ar，導(dǎo)致H2S的分壓降低，相當(dāng)于減壓，平衡正向移動(dòng)，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率升高
d
24.9
解析：(4)①n(H2S)∶n(Ar)越小，可理解為恒壓條件下，不斷充入Ar，導(dǎo)致H2S的分壓降低，相當(dāng)于進(jìn)行減壓操作，H2S的熱分解反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，減壓時(shí)平衡正向移動(dòng)，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率升高。②由①中分析知n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9時(shí)的轉(zhuǎn)化率僅低于n(H2S)∶n(Ar)＝1∶19時(shí)的轉(zhuǎn)化率，故對(duì)應(yīng)圖中曲線d，0.1 s時(shí)，H2S的轉(zhuǎn)化率為24%，設(shè)H2S、Ar初始量分別為1 mol、9 mol，列三段式：
　　　　 2H2S(g) S2(g)＋2H2(g)
初始量/mol 　1 　0 0
變化量/mol 0.24 0.12 0.24
0．1 s時(shí)/mol 0.76 0.12 0.24
H2S的初始分壓＝100× kPa＝10 kPa，0.1 s時(shí)，H2S的分壓＝100× kPa≈7.51 kPa，則變化的H2S分壓約為10 kPa－7.51 kPa＝2.49 kPa，故H2S分壓的平均變化率為2.49 kPa÷0.1 s＝24.9 kPa·s－1。
5．[2022·湖北卷]自發(fā)熱材料在生活中的應(yīng)用日益廣泛。某實(shí)驗(yàn)小組為探究“CaO－Al－H2O”體系的發(fā)熱原理，在隔熱裝置中進(jìn)行了下表中的五組實(shí)驗(yàn)，測(cè)得相應(yīng)實(shí)驗(yàn)體系的溫度升高值(ΔT)隨時(shí)間(t)的變化曲線，如圖所示。
實(shí)驗(yàn)編號(hào) a b c d e
反應(yīng)物組成 0.2 g CaO粉末，5.0 mL H2O 0.15 g Al粉，5.0 mL H2O 0.15 g Al粉，5.0 mL飽和石灰水 0.15 g Al粉，5.0 mL石灰乳 0.15 g Al粉，0.2 g CaO粉末，5.0 mL H2O
回答下列問(wèn)題：
(1)已知：
①CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)　ΔH1＝－65.17 kJ·mol－1
②Ca(OH)2(s)===Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)
ΔH2＝－16.73 kJ·mol－1
③(aq)＋H2(g)
ΔH3＝
則CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)的ΔH4＝________kJ·mol－1。
－911.9
解析：(1)根據(jù)蓋斯定律可得，①＋②＋2×③可得反應(yīng)：CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)，則ΔH4＝ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3＝(-65.17kJ·mol－1)＋(－16.73 kJ·mol－1)＋2×(－415.0 kJ·mol－1)＝－911.9 kJ·mol－1。
(2)溫度為T時(shí)，Ksp[Ca(OH)2]＝x，則飽和溶液中c(OH－)＝__________ (用含x的代數(shù)式表示)。
(3)實(shí)驗(yàn)a中，4 min后ΔT基本不變，
原因是___________________________________________。
mol·L－1
Ca(OH)2在水中的溶解度小，反應(yīng)①達(dá)到了平衡狀態(tài)
解析：溫度為T時(shí)，Ca(OH)2飽和溶液中，Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)，c(OH－)＝2c(Ca2＋)，Ksp[Ca(OH)2]＝c(Ca2＋)·c2(OH－)＝x，則c(OH－)＝ mol·L－1。
解析：實(shí)驗(yàn)a中，CaO和H2O反應(yīng)①生成Ca(OH)2，4 min后ΔT基本不變，是因?yàn)镃a(OH)2在水中的溶解度小，反應(yīng)①達(dá)到了平衡狀態(tài)。
(4)實(shí)驗(yàn)b中，ΔT的變化說(shuō)明Al粉與H2O在該條件下________(填“反應(yīng)”或“不反應(yīng)”)。實(shí)驗(yàn)c中，前3 min的ΔT有變化，其原因是________________________；3 min后ΔT基本不變，其原因是________微粒的量有限。
不反應(yīng)
Al和溶液中的OH－發(fā)生了反應(yīng)
OH－
解析：實(shí)驗(yàn)b中，ΔT幾乎不變，說(shuō)明Al粉與H2O在該條件下不反應(yīng)；實(shí)驗(yàn)c中，前3 min的ΔT有變化，是因?yàn)锳l和溶液中的OH－發(fā)生了反應(yīng)，3 min后ΔT基本不變，是因?yàn)轱柡褪宜蠴H－的濃度較低，OH－的量有限。
(5)下列說(shuō)法不能解釋實(shí)驗(yàn)d在10 min內(nèi)溫度持續(xù)升高的是________(填標(biāo)號(hào))。
A．反應(yīng)②的發(fā)生促使反應(yīng)①平衡右移
B．反應(yīng)③的發(fā)生促使反應(yīng)②平衡右移
C．氣體的逸出促使反應(yīng)③向右進(jìn)行
D．溫度升高導(dǎo)致反應(yīng)速率加快
A
解析：實(shí)驗(yàn)d中，發(fā)生反應(yīng)②和③，反應(yīng)③中有氣體生成，氣體的逸出促使反應(yīng)③向右進(jìn)行，反應(yīng)③的發(fā)生使得溶液中OH－的濃度減小，促使反應(yīng)②平衡右移，這兩步反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，溫度升高導(dǎo)致反應(yīng)速率加快；綜上所述，實(shí)驗(yàn)d在10min內(nèi)溫度持續(xù)升高與反應(yīng)①無(wú)關(guān)，故選A。
(6)歸納以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)實(shí)驗(yàn)e的特征，用文字簡(jiǎn)述其發(fā)熱原理
_________________________________________________________________。
實(shí)驗(yàn)e中，發(fā)生反應(yīng)①、②和③，反應(yīng)③中有氣體生成，氣體的逸出促使反應(yīng)③向右進(jìn)行，反應(yīng)③的發(fā)生使得溶液中OH－的濃度減小，促使反應(yīng)②平衡右移，反應(yīng)②的發(fā)生促使反應(yīng)①平衡右移，這三步反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，溫度升高導(dǎo)致反應(yīng)速率加快
解析：實(shí)驗(yàn)e中，發(fā)生反應(yīng)①、②和③，反應(yīng)③中有氣體生成，氣體的逸出促使反應(yīng)③向右進(jìn)行，反應(yīng)③的發(fā)生使得溶液中OH－的濃度減小，促使反應(yīng)②平衡右移，反應(yīng)②的發(fā)生促使反應(yīng)①平衡右移，這三步反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，溫度升高導(dǎo)致反應(yīng)速率加快。
考情分析
題型 考向 預(yù)測(cè)
化學(xué)反應(yīng)原理綜合題 熱化學(xué)方程式的書(shū)寫及反應(yīng)熱計(jì)算 化學(xué)反應(yīng)原理綜合題仍然會(huì)以生產(chǎn)環(huán)保和化學(xué)史料為情境，通過(guò)陌生復(fù)雜的情境＋陌生的圖像形式，經(jīng)綜合考查反應(yīng)速率和化學(xué)平衡，以化學(xué)平衡為主，涉及定性分析和定量計(jì)算。定性分析主要是外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響，定量計(jì)算主要是圍繞轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)的計(jì)算。另外，要關(guān)注反應(yīng)機(jī)理的分析、壓強(qiáng)平衡常數(shù)的計(jì)算、反應(yīng)速率方程及計(jì)算、多步反應(yīng)、動(dòng)態(tài)平衡體系的分析和計(jì)算、溶液中微粒變化與本部分知識(shí)的綜合考查。
反應(yīng)歷程的分析 化學(xué)平衡狀態(tài)判斷及影響因素分析 化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡圖像分析 化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率計(jì)算 電離平衡、水解平衡、溶解平衡的應(yīng)用 Ka(Kb)及Ksp的理解與計(jì)算 電化學(xué)原理應(yīng)用(書(shū)寫電極反應(yīng)式為主) 核心突破·提能力
考點(diǎn)1　反應(yīng)熱計(jì)算的常用方法
核 心 梳 理
1.利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算
2．利用鍵能、活化能進(jìn)行計(jì)算
(1)鍵能：ΔH＝E(反應(yīng)物總鍵能)－E(生成物總鍵能)
(2)活化能：ΔH＝E(正反應(yīng)活化能)－E(逆反應(yīng)活化能)
典 題 精 研
考向 反應(yīng)熱的計(jì)算
例1 二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳，二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)，該反應(yīng)一般認(rèn)為通過(guò)如下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：
①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋41 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2＝－90 kJ·mol－1
總反應(yīng)的ΔH＝______ kJ·mol－1；若反應(yīng)①為慢反應(yīng)，下列示意圖中能體現(xiàn)上述反應(yīng)能量變化的是____(填標(biāo)號(hào))，判斷的理由是
______________________________________________。
－49
A
ΔH1為正值，ΔH2和ΔH為負(fù)值，反應(yīng)①活化能大于反應(yīng)②的
解析：根據(jù)蓋斯定律可知總反應(yīng)＝反應(yīng)①＋反應(yīng)②，則總反應(yīng)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝+41 kJ·mol－1 +(－90 kJ·mol－1)＝－49 kJ·mol－1。總反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即生成物的總能量比反應(yīng)物的總能量低，則B項(xiàng)、D項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)①為慢反應(yīng)，則反應(yīng)①的活化能較大，故A項(xiàng)正確。
練1 氫氣是一種清潔能源，水煤氣變換反應(yīng)的制氫原理為：
CO＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH1，水煤氣變換部分基元反應(yīng)如下：
第②步基元反應(yīng)逆反應(yīng)的活化能為_(kāi)_______eV。
基元反應(yīng) 活化能Ea(eV) 反應(yīng)熱ΔH(eV)
①CO＋H2O＋2*===CO*＋H2O* 0 －1.73
②H2O*＋*===H*＋OH* 0.81 －0.41
1.22
解析：根據(jù)ΔH＝正反應(yīng)的活化能－逆反應(yīng)的活化能，可得第②步基元反應(yīng)逆反應(yīng)的活化能＝正反應(yīng)的活化能－ΔH＝0.81 eV－(－0.41 eV)＝1.22 eV。
考點(diǎn)2　化學(xué)平衡圖像解讀與分析
核 心 梳 理
1.化學(xué)平衡圖像信息的獲取
依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理中反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)知識(shí)解讀圖像，關(guān)鍵在于對(duì)“數(shù)”“形”“義”“性”的綜合思考，包括：
(1)明標(biāo)：明晰橫、縱坐標(biāo)所表示的化學(xué)含義，這是理解題意和進(jìn)行正確思考的前提。明晰坐標(biāo)含義，也就是用變量的觀點(diǎn)分析坐標(biāo)，找出橫、縱坐標(biāo)的關(guān)系，再結(jié)合教材，聯(lián)系相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。
(2)找點(diǎn)：找出曲線中的特殊點(diǎn)(起點(diǎn)、頂點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn)、交叉點(diǎn)、平衡點(diǎn)等)，分析這些點(diǎn)所表示的化學(xué)意義以及影響這些點(diǎn)的主要因素及限制因素等，大多考題就落在這些點(diǎn)的含義分析上，因?yàn)檫@些點(diǎn)往往隱含著某些限制條件或某些特殊的化學(xué)含義。
(3)析線：正確分析曲線的變化趨勢(shì)(上升、下降、平緩、轉(zhuǎn)折等)，同時(shí)對(duì)走勢(shì)有轉(zhuǎn)折變化的曲線，要分區(qū)段進(jìn)行分析，研究各段曲線的變化趨勢(shì)及其含義。
2．化學(xué)平衡圖像信息的加工
在準(zhǔn)確解讀圖像信息的基礎(chǔ)上，對(duì)試題信息進(jìn)行加工處理，分析角度如圖
典 題 精 研
考向 化學(xué)平衡圖像解讀與分析
例2 二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳。二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為：
CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)。
合成總反應(yīng)在起始物n(H2)/n(CO2)＝3時(shí)，在不同條件下達(dá)到平衡，設(shè)體系中甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x(CH3OH)，在t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105 Pa下的x(CH3OH)～t如圖所示。
(1)圖中對(duì)應(yīng)等壓過(guò)程的曲線是________，判斷的理由是____________________________________________________________；
b
總反應(yīng)ΔH<0，升高溫度時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變小
解析：氫氣和二氧化碳合成甲醇的總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，混合氣體中甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，故曲線b表示等壓過(guò)程的曲線。
(2)當(dāng)x(CH3OH)＝0.10時(shí)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率α＝________，反應(yīng)條件可能為_(kāi)_____________或______________。
33.3%
5×105 Pa，210 ℃
9×105 Pa，250 ℃
解析：根據(jù)起始物n(H2)/n(CO2)＝3，設(shè)初始時(shí)H2為3 mol，CO2為1 mol，達(dá)到平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的CO2為a mol，應(yīng)用三段式法計(jì)算：
　　　　　 CO2(g) ＋ 3H2(g)===CH3OH(g) ＋ H2O(g)
起始量/mol 　1 　 3 　 0 　 0
轉(zhuǎn)化量/mol 　a 　 3a 　 a 　 a
平衡量/mol 1－a 3－3a 　 a 　 a
則＝0.10，計(jì)算得a＝，故CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為 mol÷(1 mol)×100%≈33.3%。結(jié)合上述分析知，曲線a、b分別對(duì)應(yīng)t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p的曲線、p＝ Pa下的x(CH3OH)～t的曲線，對(duì)照?qǐng)D像中的x(CH3OH)＝0.10可知，反應(yīng)條件可能是5×105Pa，210 ℃或9×105Pa，250 ℃。
練2 [2023·山東卷]一定條件下，水氣變換反應(yīng)CO＋H2O CO2＋H2的中間產(chǎn)物是HCOOH。為探究該反應(yīng)過(guò)程，研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反應(yīng)：
Ⅰ.HCOOH CO＋H2O(快)
Ⅱ.HCOOH CO2＋H2(慢)
研究發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ中，H＋僅對(duì)反應(yīng)Ⅰ有催化加速作用；反應(yīng)Ⅰ速率遠(yuǎn)大于反應(yīng)Ⅱ，近似認(rèn)為反應(yīng)Ⅰ建立平衡后始終處于平衡狀態(tài)。忽略水的電離，其濃度視為常數(shù)。
回答下列問(wèn)題：
(1)一定條件下，反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的焓變分別為ΔH1、ΔH2，則該條件下水氣變換反應(yīng)的焓變?chǔ)＝____________(用含ΔH1、ΔH2的代數(shù)式表示)。
ΔH2－ΔH1
解析：根據(jù)蓋斯定律，由Ⅱ－Ⅰ可得水氣變換反應(yīng)CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝ΔH2－ΔH1。
(2)反應(yīng)Ⅰ正反應(yīng)速率方程為：v＝kc(H＋)·c(HCOOH)，k為反應(yīng)速率常數(shù)。T1溫度下，HCOOH電離平衡常數(shù)為Ka，當(dāng)HCOOH平衡濃度為x mol·L－1時(shí)，H＋濃度為_(kāi)_________ mol·L－1，此時(shí)反應(yīng)Ⅰ正反應(yīng)速率v＝________ mol·L－1·h－1(用含Ka、x和k的代數(shù)式表示)。
kx
解析：根據(jù)HCOOH HCOO－＋H＋，設(shè)平衡時(shí)H＋濃度為a mol·L－1，則HCOOH電離平衡常數(shù)Ka＝，a＝，此時(shí)反應(yīng)Ⅰ正反應(yīng)速率v＝k·c(H＋)·c(HCOOH)＝kx mol·L－1·h－1。
(3)T3溫度下，在密封石英管內(nèi)完全充滿 HCOOH水溶液，使HCOOH分解，分解產(chǎn)物均完全溶于水。含碳物種濃度與反應(yīng)時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示(忽略碳元素的其他存在形式)。t1時(shí)刻測(cè)得CO、CO2的濃度分別為0.70 mol·L－1、0.16 mol·L－1，反應(yīng)Ⅱ達(dá)平衡時(shí)，測(cè)得H2的濃度為。體系達(dá)
平衡后＝____________(用含y的代數(shù)式表示，下同)，反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)為
____________。
相同條件下，若反應(yīng)起始時(shí)溶液中同時(shí)還含有0.10 mol·L－1鹽酸，則圖示點(diǎn)a、b、c、d中，CO新的濃度峰值點(diǎn)可能是________(填標(biāo)號(hào))。與不含鹽酸相比，CO達(dá)濃度峰值時(shí)，CO2濃度________(填“增大”“減小”或“不變”)，的值________(填“增大”“減小”或“不變”)。
b
減小
不變
解析：
由上述分析及近似認(rèn)為反應(yīng)Ⅰ建立平衡后始終處于平衡狀態(tài)，知t1時(shí)刻之后一氧化碳的濃度始終是甲酸濃度的5倍，反應(yīng)Ⅱ平衡時(shí)c(CO2)＝c(H2)＝y(tǒng) mol·L－1，則結(jié)合碳原子守恒知，平衡體系中c(HCOOH)＝×(1.0－y)mol·L－1，c(CO)＝×(1.0－y)mol·L－1，＝＝，反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K2＝。加入0.10 mol·L－1鹽酸后，H＋作催化劑，反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)速率加快，達(dá)平衡的時(shí)間縮短，催化劑不影響平衡移動(dòng)，故CO的濃度峰值不變，則CO新的濃度峰值點(diǎn)可能是b點(diǎn)。由圖可知，與不含鹽酸相比，CO達(dá)濃度峰值時(shí)，CO2濃度減小(從b點(diǎn)做豎直垂線，觀察CO2濃度變化)。溫度不變，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)值不變，故的值不變。
考點(diǎn)3　反應(yīng)速率常數(shù)、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算
核 心 梳 理
1.速率常數(shù)
(1)假設(shè)基元反應(yīng)(能夠一步完成的反應(yīng))為aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，其速率可表示為v＝k·ca(A)·cb(B)，式中的k稱為反應(yīng)速率常數(shù)或速率常數(shù)，k與濃度無(wú)關(guān)，但受溫度、催化劑、固體表面性質(zhì)等因素的影響，通常反應(yīng)速率常數(shù)越大，反應(yīng)進(jìn)行得越快。
(2)正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)與平衡常數(shù)的關(guān)系
對(duì)于基元反應(yīng)aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，平衡常數(shù)K＝＝，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)v正＝v逆，故K＝。
2．化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式
(1)不要把反應(yīng)體系中純固體、純液體以及稀水溶液中水的濃度寫進(jìn)平衡常數(shù)表達(dá)式，但在非水溶液中，若有水參加或生成，則此時(shí)水的濃度不可視為常數(shù)，應(yīng)寫進(jìn)平衡常數(shù)表達(dá)式中。
(2)Kp含義及表達(dá)式
①Kp含義：有氣體參與的反應(yīng)，在化學(xué)平衡體系中，各氣體物質(zhì)的平衡分壓替代平衡濃度，計(jì)算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù)。
②表達(dá)式
對(duì)于一般可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)其壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp可表示為Kp＝
其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示反應(yīng)物和生成物的分壓，用平衡分壓可以這樣計(jì)算：
分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。
p(總)＝p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)；
＝＝。
(3)Kx含義：在化學(xué)平衡體系中，各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)替代平衡濃度，計(jì)算的平衡常數(shù)。
3．轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率及分壓的計(jì)算
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率＝×100%
生成物的產(chǎn)率＝×100%
典 題 精 研
考向1 速率常數(shù)的計(jì)算與應(yīng)用
例3 某合成氨速率方程為：v＝kcα(N2)cβ(H2)cγ(NH3)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，γ＝________；
在合成氨過(guò)程中，需要不斷分離出氨的原因?yàn)開(kāi)_______。
a.有利于平衡正向移動(dòng)
b.防止催化劑中毒
c.提高正反應(yīng)速率
實(shí)驗(yàn)
1 m n p q
2 2m n p 2q
3 m n 0.1p 10q
4 m 2n p 2.828q
－1
a
解析：將實(shí)驗(yàn)1、3中數(shù)據(jù)分別代入合成氨的速率方程可得：①q＝k·mα·nβ·pγ，③10q＝k·mα·nβ·(0.1p)γ，可得γ＝－1。合成氨過(guò)程中，不斷分離出氨，即降低體系中c(NH3)，生成物濃度下降，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但不會(huì)提高正反應(yīng)速率，a正確，c錯(cuò)誤；反應(yīng)主產(chǎn)物即氨不能使催化劑中毒，b錯(cuò)誤。
練3 T ℃時(shí)，2NO2(g) N2O4(g)，該反應(yīng)正、逆反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系為：v正＝k正c2(NO2)，v逆＝k逆c(N2O4)(k正、k逆這是速率常數(shù))。
(1)圖中表示lg v逆～lg c(N2O4)的線是________(填“m”或“n”)
n
解析：v正＝k正c2(NO2)，則lg v正＝lg k正＋2lg c(NO2)，v逆＝k逆c(N2O4)，則lg v逆＝lg k逆＋lg c(N2O4)，lg v逆～lg c(N2O4)的線斜率較小，則圖中表示lg v逆lgc(N2O4)的線是n；
(2)T ℃時(shí)，向剛性容器中充入一定量NO2氣體，平衡后測(cè)得c(N2O4)為1.0 mol·L－1，則平衡時(shí)，v正＝________(用含a的表達(dá)式表示)。
10a
解析：(2)由①可知，圖中表示lg v逆～lgc(N2O4)的線是n，則lg k逆＝a，k逆＝10a，lg k正＝a＋2，k正＝10a＋2，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，v逆＝v正，即k正c2(NO2)＝k逆c(N2O4)，＝，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝＝100，設(shè)T ℃時(shí)，向剛性容器中充入x mol·L－1NO2，平衡后測(cè)得c(N2O4)為1.0 mol·L－1，列出三段式：
　　　　　　　 2NO2(g) N2O4(g)
起始/(mol·L－1) x 0
變化/(mol·L－1) 2 1
平衡/(mol·L－1) x－2 1
K＝＝100，x＝2.1，則平衡時(shí)，NO2的濃度為0.1 mol·L－1，v正＝k正c2(NO2)＝10a＋2×0.12＝10a；
(3)T ℃時(shí)，向2 L的容器中充入5 mol N2O4氣體和1 mol NO2氣體，此時(shí)v正_____v逆(填“>”“＜”或“＝”)。
＞
解析：(3)T ℃時(shí)，向2 L的容器中充入5 mol N2O4氣體和1 mol NO2氣體，c(N2O4)＝＝2.5 mol·L－1，c(NO2)＝＝0.5 mol·L－1，v正＝10a＋2×0.52＝2.5×10a＋1，v逆＝10a×2.5＝2.5×10a，v正＞v逆。
考向2 平衡常數(shù)的計(jì)算與應(yīng)用
例4 [2023·全國(guó)乙卷]硫酸亞鐵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多用途，如可用作農(nóng)藥防治小麥黑穗病，制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等。回答下列問(wèn)題：
(1)在N2氣氛中，F(xiàn)eSO4·7H2O的脫水熱分解過(guò)程如圖所示：
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知x＝_______，
y＝______。
4
1
解析：(1)由圖中信息可知，當(dāng)失重比為19.4%時(shí)，F(xiàn)eSO4·7H2O轉(zhuǎn)化為FeSO4·xH2O，則＝19.4%，解得x＝4；當(dāng)失重比為38.8%時(shí)，F(xiàn)eSO4·7H2O轉(zhuǎn)化為FeSO4·yH2O，則＝38.8%，解得y＝1。
(2)已知下列熱化學(xué)方程式：
FeSO4·7H2O(s)===FeSO4(s)＋7H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
FeSO4·xH2O(s)===FeSO4(s)＋xH2O(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
FeSO4·yH2O(s)===FeSO4(s)＋yH2O(g) ΔH3＝c kJ·mol－1
則FeSO4·7H2O(s)＋FeSO4·yH2O(s)＝2(FeSO4·xH2O)(s)的ΔH＝________。
(a＋c－2b)
解析：①FeSO4·7H2O(s)===FeSO4(s)＋7H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1
②FeSO4·xH2O(s)===FeSO4(s)＋xH2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
③FeSO4·yH2O(s)===FeSO4(s)＋yH2O(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1
根據(jù)蓋斯定律可知，①＋③－②×2可得FeSO4·7H2O(s)＋FeSO4·yH2O(s)===2(FeSO4·xH2O)(s)，則ΔH＝(a＋c－2b) kJ·mol－1。
(3)將FeSO4置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應(yīng)：2FeSO4(s) Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。
平衡時(shí) T的關(guān)系如下圖所示。660 K時(shí)，該反應(yīng)的平衡總壓p總＝________kPa、平衡常數(shù)Kp(Ⅰ)===________(kPa)2。Kp(Ⅰ)隨反應(yīng)溫度升高而________(填“增大”“減小”或“不變”)。
3
2.25
增大
解析：(3)將FeSO4置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應(yīng)：2FeSO4(s) Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。由平衡時(shí) T的關(guān)系圖可知，660 K時(shí)＝1.5 kPa，則＝1.5 kPa，因此，該反應(yīng)的平衡總壓p總＝3 kPa、平衡常數(shù)Kp(Ⅰ)＝1.5 kPa×1.5 kPa＝2.25(kPa)2。由圖中信息可知隨著溫度升高而增大，因此，Kp(Ⅰ)隨反應(yīng)溫度升高而增大。
(4)提高溫度，上述容器中進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡時(shí)＝________(用、表示)。在929 K時(shí)，p總＝＝35.7 kPa，則＝_____ kPa，Kp(Ⅱ)＝________kPa(列出計(jì)算式)。
46.26
解析：提高溫度，上述容器中進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，在同溫同壓下，不同氣體的物質(zhì)的量之比等于其分壓之比，由于僅發(fā)生反應(yīng)(Ⅰ)時(shí)＝，則＝，因此，平衡時(shí)＝。在929 K時(shí)，p總＝84.6 kPa、＝35.7 kPa，則＝p總、＝，聯(lián)立方程組消去，可得＝4p總，代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求出＝46.26 kPa，則＝84.6 kPa－35.7 kPa－46.26 kPa＝2.64 kPa，Kp(Ⅱ)＝＝ kPa。
練4 一氯化碘(ICl)是一種鹵素互化物，具有強(qiáng)氧化性，可與金屬直接反應(yīng)，也可用作有機(jī)合成中的碘化劑。回答下列問(wèn)題：
(1)氯鉑酸鋇(BaPtCl6)固體加熱時(shí)部分分解為BaCl2、Pt和Cl2，376.8 ℃時(shí)平衡常數(shù)K′p＝1.0×104Pa2。在一硬質(zhì)玻璃燒瓶中加入過(guò)量BaPtCl6，抽真空后，通過(guò)一支管通入碘蒸氣(然后將支管封閉)。在376.8 ℃，碘蒸氣初始?jí)簭?qiáng)為20.0 kPa。376.8 ℃平衡時(shí)，測(cè)得燒瓶中壓強(qiáng)為32.5 kPa，則pICl＝________kPa，反應(yīng)2ICl(g)===Cl2(g)＋I(xiàn)2(g)的平衡常數(shù)K＝
_______________________ (列出計(jì)算式即可)。
24.8
解析：結(jié)合BaPtCl6(s) BaCl2(s)＋Pt(s)＋2Cl2(g)可得376.8 ℃時(shí)K′p＝1.0×104 Pa2＝p2(Cl2)，則平衡時(shí)p(Cl2)＝ Pa＝1.0×102 Pa＝0.1 kPa。相同溫度、相同容積下，氣體物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比，設(shè)平衡時(shí)I2減小的壓強(qiáng)為x kPa，根據(jù)三段式法得
　　　　　　　　 I2(g)　＋　Cl2(g) 2ICl(g)
起始?jí)簭?qiáng)/(kPa): 20.0 0
轉(zhuǎn)化壓強(qiáng)/(kPa): x x 2x
平衡壓強(qiáng)/(kPa): 20.0－x 0.1 2x
根據(jù)平衡時(shí)總壓強(qiáng)為32.5 kPa得(20.0－x)＋0.1＋2x＝32.5，解得x＝12.4，則平衡時(shí)pICl＝12.4 kPa×2＝24.8 kPa。結(jié)合上述分析可知反應(yīng)2ICl(g) I2(g)＋Cl2(g)的平衡常數(shù)K＝＝[或]。
(2)McMorris測(cè)定和計(jì)算了在136～180 ℃范圍內(nèi)下列反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp ：
2NO(g)＋2ICl(g) 2NOCl(g)＋I(xiàn)2(g)　Kp1
2NOCl(g) 2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2
得到lg Kp1～和lg Kp2～均為線性關(guān)系，如下圖所示：
①由圖可知，NOCl分解為NO和Cl2反應(yīng)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
②反應(yīng)2ICl(g)===Cl2(g)＋I(xiàn)2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；該反應(yīng)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，寫出推理過(guò)程
______________________________________________________________________。
大于
Kp1·Kp2
大于
設(shè)T′>T，即<，由圖可知：lg Kp2(T′)－lg Kp2(T)>|lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lg Kp1(T′)，則lg Kp2(T′)＋lg Kp1(T′)>lg Kp2(T)＋lg Kp1(T)，即lg [Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg [Kp2(T)·Kp1(T)]，故K(T′)>K(T)
解析：(2)①結(jié)合圖像lg Kp2～×103可知，隨橫坐標(biāo)逐漸增大，即溫度逐漸降低，lg Kp2逐漸減小，即平衡逆向移動(dòng)，說(shuō)明該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即ΔH大于0。②結(jié)合題中信息可知Kp1＝、Kp2＝，故反應(yīng)2ICl(g) I2(g)＋Cl2(g)的平衡常數(shù)K＝＝Kp1·Kp2。設(shè)T′>T，即<，據(jù)圖可知：lg Kp2(T′)－lg Kp2(T)>|lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lg Kp1(T′)，則lg Kp2(T′)＋lg Kp1(T′)>lg Kp2(T)＋lg Kp1(T)，即lg [Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg [Kp2(T)·Kp1(T)]，故K(T′)>K(T)，由此可判斷出2ICl(g) I2(g)＋Cl2(g)為吸熱反應(yīng)，即ΔH大于0。
模考精練·抓落實(shí)
模考精練·抓落實(shí)
1.甲烷選擇性氧化制備甲醇是一種原子利用率高的方法。回答下列問(wèn)題：
(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：
①3O2(g)===2O3(g)　K1　ΔH1＝285 kJ·mol－1
②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l)　K2　ΔH2＝－329 kJ·mol－1
反應(yīng)③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝______kJ·mol－1，
平衡常數(shù)K3＝______________(用K1、K2表示)。
－307
或
解析：根據(jù)蓋斯定律可知，反應(yīng)③＝×(②－①)，所以對(duì)應(yīng)ΔH3＝(ΔH2－ΔH1)＝(－329 kJ·mol－1－285 kJ·mol－1)＝－307 kJ·mol－1；根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式與熱化學(xué)方程式之間的關(guān)系可知，對(duì)應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K3＝或 ；
(2)電噴霧電離等方法得到的M＋(Fe＋、Co＋、Ni＋等)與O3反應(yīng)可得MO＋。MO＋與CH4反應(yīng)能高選擇性地生成甲醇。分別在300 K和310 K下(其他反應(yīng)條件相同)進(jìn)行反應(yīng)MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH，結(jié)果如下圖所示。圖中300 K的曲線是________(填“a”或“b”)。300 K、60 s時(shí)MO＋的轉(zhuǎn)化率為
________ __ (列出算式)。
b
×100%
解析：(2)根據(jù)圖示信息可知，縱坐標(biāo)表示－lg[]，即與MO＋的微粒分布系數(shù)成反比，與M＋的微粒分布系數(shù)成正比。則同一時(shí)間段內(nèi)，b曲線生成M＋的物質(zhì)的量濃度比a曲線的小，證明化學(xué)反應(yīng)速率慢，又因同一條件下降低溫度化學(xué)反應(yīng)速率減慢，所以曲線b表示的是300 K條件下的反應(yīng)；
根據(jù)上述分析結(jié)合圖像可知，300 K、60 s時(shí)－lg[]＝0.1，
則＝10－0.1，利用數(shù)學(xué)關(guān)系式可求出c(M＋)＝(100.1－1)c(MO＋)，根據(jù)反應(yīng)MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH可知，生成的M＋即為轉(zhuǎn)化的MO＋，則MO＋的轉(zhuǎn)化率為×100%；
(3)MO＋分別與CH4、CD4反應(yīng)，體系的能量隨反應(yīng)進(jìn)程的變化如下圖所示(兩者歷程相似，圖中以CH4示例)。
(ⅰ)步驟Ⅰ和Ⅱ中涉及氫原子成鍵變化的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)直接參與化學(xué)鍵變化的元素被替換為更重的同位素時(shí)，反應(yīng)速率會(huì)變慢，則MO＋與CD4反應(yīng)的能量變化應(yīng)為圖中曲線________(填“c”或“d”)。
(ⅲ)MO＋與CH2D2反應(yīng)，氘代甲醇的產(chǎn)量CH2DOD________CHD2OH(填“＞”“＜”或“＝”)。若MO＋與CHD3反應(yīng)，生成的氘代甲醇有________種。
Ⅰ
c
＜
2
解析： (ⅰ)步驟Ⅰ涉及的是碳?xì)滏I的斷裂和氫氧鍵的形成，步驟Ⅱ中涉及碳氧鍵形成，所以符合題意的是步驟Ⅰ；
(ⅱ)直接參與化學(xué)鍵變化的元素被替換為更重的同位素時(shí)，反應(yīng)速率會(huì)變慢，則此時(shí)正反應(yīng)活化能會(huì)增大，根據(jù)圖示可知，MO＋與CD4反應(yīng)的能量變化應(yīng)為圖中曲線c；
(ⅲ)MO＋與CH2D2反應(yīng)時(shí)，因直接參與化學(xué)鍵變化的元素被替換為更重的同位素時(shí)，反應(yīng)速率會(huì)變慢，則單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量會(huì)下降，則氘代甲醇的產(chǎn)量CH2DOD＜CHD2OH；根據(jù)反應(yīng)機(jī)理可知，若MO＋與CHD3反應(yīng)，生成的氘代甲醇可能為CHD2OD和CD3OH，共2種。
2．我國(guó)研發(fā)了一種新型催化劑，可以通過(guò)反應(yīng)2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g)　ΔH達(dá)到消除NO污染的效果。
已知：Ⅰ.4NH3(g)＋6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(g)
ΔH1＝－1 808 kJ·mol－1；
Ⅱ.N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH2＝－92.4 kJ·mol－1。
回答下列問(wèn)題：
(1)若在密閉容器中同時(shí)發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ，反應(yīng)Ⅱ?qū)Ψ磻?yīng)Ⅰ中NO的平衡轉(zhuǎn)化率的影響為_(kāi)_______(填“增大”“減小”或“無(wú)影響”)。
增大
解析：(1)反應(yīng)Ⅱ可以減小N2(g)濃度，同時(shí)增大NH3(g)濃度，使反應(yīng)Ⅰ平衡正向移動(dòng)，增大NO的平衡轉(zhuǎn)化率。
(2)2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________ ___ (保留四位有效數(shù)字)。
－664.3 kJ·mol－1
解析：根據(jù)蓋斯定律，(Ⅰ＋Ⅱ×2)÷3得，2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g)的ΔH≈－664.3 kJ·mol－1。
(3)T1 ℃時(shí)，向填充催化劑的10 L恒容密閉容器甲中充入2 mol NO和2 mol H2，發(fā)生反應(yīng)2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g)。10 min末反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得N2的物質(zhì)的量為0.8 mol。
①0～10 min內(nèi)，用NO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(NO)＝________________。
②反應(yīng)的平衡常數(shù)Kc＝________L·mol－1。
③若起始向填充催化劑的10 L恒容密閉容器乙中充入1 mol NO(g)、1 mol H2(g)、2 mol N2(g)、2 mol H2O(g)。甲、乙容器中平衡時(shí)氣體壓強(qiáng)之比________(填“>”“<”或“＝”)，理由為
_______________________________________________________________。
0.016 mol·L－1·min－1
800
>
甲中平衡氣體壓強(qiáng)與乙中起始?xì)怏w壓強(qiáng)之比為，乙中濃度商Qc解析：由題意可得三段式：
①0～10 min內(nèi)，用NO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(NO)＝＝0.016 mol·L－1·min－1。
②反應(yīng)的平衡常數(shù)Kc＝＝。
③甲中平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量為3.2 mol，乙中起始?xì)怏w總物質(zhì)的量為6 mol，物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比，則甲中平衡時(shí)氣體壓強(qiáng)與乙中起始?xì)怏w壓強(qiáng)之比為。乙中濃度商Qc＝＝80 L·mol－1(4)有學(xué)者對(duì)比了新型催化劑與傳統(tǒng)催化劑的催化效果。當(dāng)固定比例的NO(g)和H2(g)的混合氣體，以相同流速分別通過(guò)填充有兩種催化劑的反應(yīng)器，測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示。
①新型催化劑優(yōu)于傳統(tǒng)催化劑的理由為
__________________________________。
②M、N、P、Q四點(diǎn)中一定未達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填字母)。
在較低溫度下，單位時(shí)間內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率更高
M
解析：①由圖可知，新型催化劑在較低溫度下，單位時(shí)間內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率更高，催化效果更好。
②該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高反應(yīng)逆向進(jìn)行，且催化劑不影響平衡，M點(diǎn)為反應(yīng)正向進(jìn)行的狀態(tài)，N、Q點(diǎn)狀態(tài)可能是達(dá)到平衡后，升高溫度平衡逆向移動(dòng)的狀態(tài)，P點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。
3．碘及其化合物有著多方面的用途，用化學(xué)反應(yīng)原理研究碘及其化合物有重要意義。回答下列問(wèn)題：
(1)一碘甲烷(CH3I)熱裂解可制取乙烯等低碳烯烴化工原料。一碘甲烷(CH3I)熱裂解時(shí)主要反應(yīng)有：
反應(yīng)Ⅰ　2CH3I(g) C2H4(g)＋2HI(g)　ΔH1
反應(yīng)Ⅱ　3C2H4(g) 2C3H6(g)　ΔH2
反應(yīng)Ⅲ　2C2H4(g) C4H8(g)　ΔH3＝(298K)
實(shí)驗(yàn)測(cè)得，反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的ΔH隨溫度的變化如圖1所示，在體積為1 L的密閉容器中，起始投料1 mol CH3I(g)，反應(yīng)溫度對(duì)平衡體系中乙烯、丙烯和丁烯物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的影響如圖2所示。
①298 K時(shí)，反應(yīng)3CH3I(g) C3H6(g)＋3HI(g)　ΔH4；ΔH4＝________kJ·mol－1。
②當(dāng)體系溫度高于600 K時(shí)，乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度升高而顯著增加的可能原因是
___________________________________________________________。
③若維持體系溫度為715 K，CH3I(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______，反應(yīng)Ⅰ以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)Kx＝________。
＋66.3
反應(yīng)Ⅰ吸熱，反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ放熱，升高溫度，反應(yīng)Ⅰ平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ平衡逆向移動(dòng)，三者均使C2H4的平衡物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增加
80%
0.64
解析：(1)①反應(yīng)Ⅰ為分解反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ?yàn)榛戏磻?yīng)，大多數(shù)分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，大多數(shù)化合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故298 K下，ΔH1＝＋80.2 kJ·mol－1；ΔH2＝－108 kJ·mol－1；根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)(Ⅰ×3＋Ⅱ)可得反應(yīng)3CH3I(g) C3H6(g)＋3HI(g)，故ΔH4＝66.3 kJ·mol－1。②反應(yīng)Ⅰ吸熱，反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ放熱，升高溫度，反應(yīng)Ⅰ平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ平衡逆向移動(dòng)，三者均使C2H4的平衡物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增加。③由圖可知，715 K，平衡時(shí)n(C3H6)＝n(C4H8)＝2n(C2H4)，設(shè)平衡時(shí)n(C2H4)＝x，則n(C3H6)＝n(C4H8)＝2x，n(CH3I)＝y(tǒng)，則由反應(yīng)Ⅰ守恒可知n(HI)＝1－y，由碳元素守恒得1＝y(tǒng)＋2x＋6x＋8x①，C2H4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為4%，即4%＝②，由①②得x＝，y＝，故CH3I的轉(zhuǎn)化率為×100%＝80%；平衡時(shí)n(總)＝1＋5x＝，CH3I的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為＝，HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為＝，則Kx＝＝0.64。
(2)研究HI的分解與合成對(duì)提高反應(yīng)Ⅰ中CH3I(g)的平衡轉(zhuǎn)化率有重要意義。T ℃，將a mol I2(g)和a mol H2(g)置于已抽成真空的特制1 L密閉容器中，40 min時(shí)體系達(dá)到平衡，體系中存在如下反應(yīng)關(guān)系：
Ⅰ.I2(g) 2I(g)　Kp1＝2.304
Ⅱ.H2(g)＋I(xiàn)2(g) 2HI(g)　Kp2
Ⅲ.HI(g) H(g)＋I(xiàn)(g)　Kp3＝8.0×10－6
Ⅳ.H2(g) 2H(g)　Kp4＝1.0×10－9
①則Kp2＝________。
②實(shí)驗(yàn)測(cè)得平衡體系總壓強(qiáng)為5.0×107 Pa，HI的分壓為3.6×107 Pa，H2的分壓為7.2×106 Pa，已知該反應(yīng)的正反應(yīng)速率為v正＝k正·x(H2)·x(I2)，逆反應(yīng)速率為v逆＝k逆·x2(HI)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，若k正＝b min－1，在t＝40 min時(shí)，v正＝___________min－1(用含b的代數(shù)式表示)。
36
1.44×10－2b
解析：①由蓋斯定律可知，Ⅱ＝Ⅰ＋Ⅳ－2Ⅲ，故Kp2＝＝＝36。
②因?yàn)閴簭?qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，40 min達(dá)到平衡時(shí)，Kp＝，即36＝，故p(I2)＝5×106Pa，故v正＝k正·x(H2)·x(I2)＝b×min－1＝1.44×10－2bmin－1。
4．Fe C合金薄帶在Ar H2O H2氣氛中進(jìn)行脫碳處理是生鐵煉鋼的新路徑，可能涉及的反應(yīng)如下：
①C＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)ΔH1＝a kJ·mol－1
②Fe(s)＋H2O(g) H2(g)＋FeO(s)ΔH2＝b kJ·mol－1
③3Fe(s)＋4H2O(g) 4H2(g)＋Fe3O4(s)ΔH3＝c kJ·mol－1
④3FeO(s)＋H2O(g) H2(g)＋Fe3O4(s)　ΔH4
(1)ΔH4＝________kJ·mol－1(用含字母的代數(shù)式表示)；
(c－3b)
解析：依據(jù)蓋斯定律有④＝③－3×②，則ΔH4＝ΔH3－3×ΔH2＝(c－3b) kJ·mol－1。
(2)1 103 K時(shí)，在剛性容器中加入足量Fe和一定量H2O發(fā)生反應(yīng)③，反應(yīng)前氣體總壓為p，t min后達(dá)到平衡，此時(shí)H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.492。
①該反應(yīng)的Kp＝________(寫出數(shù)學(xué)計(jì)算式)。
②0～t min，用單位時(shí)間內(nèi)分壓變化表示的反應(yīng)
速率vH2O＝________。
解析：3Fe(s)＋4H2O(g) 4H2(g)＋Fe3O4(s)，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，壓強(qiáng)不變，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)總壓仍為p，此時(shí)氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.492，則水蒸氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.508，氫氣分壓為0.492p、水蒸氣分壓為0.508p。
①該反應(yīng)的Kp＝＝。②0～t min，用單位時(shí)間內(nèi)分壓變化表示的反應(yīng)速率vH2O＝＝。
(3)為了防止脫碳過(guò)程中Fe被H2O氧化，需要通入一定比例H2。
①通入H2能抑制鐵被氧化，原因是
_______________________________________。
②下圖1表示鐵元素存在形態(tài)與反應(yīng)溫度、水蒸氣含量的關(guān)系。當(dāng)pH2O/p(H2＋H2O)＝0.5，反應(yīng)溫度從845 K升到1 073 K，含鐵物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)
的化學(xué)方程式______________________________。
通入氫氣能使反應(yīng)②和③的平衡逆向移動(dòng)　
Fe3O4＋H23FeO＋H2O
解析：①通入H2能抑制鐵被氧化，是因?yàn)橥ㄈ霘錃饽苁狗磻?yīng)②和③的平衡逆向移動(dòng)，從而防止鐵被氧化。②當(dāng)＝0.5，反應(yīng)溫度從845 K升到1 073 K，從圖示可看出為四氧化三鐵轉(zhuǎn)化為氧化亞鐵的過(guò)程，含鐵物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe3O4＋H23FeO＋H2O。
(4)對(duì)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.2%某Fe C合金進(jìn)行脫碳處理，保持其他條件相同，脫碳時(shí)間、脫碳后碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脫碳溫度的關(guān)系如圖2所示。
①a點(diǎn)脫碳效率________(填“大于”“小于”或“等于”)b點(diǎn)。
②c點(diǎn)v正________v逆(填“>”“<”或“＝”)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________。
大于
>
相同溫度下，反應(yīng)從30 min到50 min，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)下降，說(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行，故c點(diǎn)v正>v逆。
解析：(4)①由圖示可看出，a點(diǎn)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖然大于b點(diǎn)，為＝1.52倍，但a點(diǎn)所用時(shí)間是b點(diǎn)的，脫碳效率a點(diǎn)大于b點(diǎn)；②相同溫度下，反應(yīng)從30 min到50 min，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)下降，說(shuō)明反應(yīng)向正方向進(jìn)行，故c點(diǎn)v正>v逆。(共109張PPT)
專題十四　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
真題研練·析考情
核心突破·提能力
模考精練·抓落實(shí)
真題研練·析考情
真題研練
1.[2023·全國(guó)乙卷][選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]
中國(guó)第一輛火星車“祝融號(hào)”成功登陸火星。探測(cè)發(fā)現(xiàn)火星上存在大量橄欖石礦物(MgxFe2－xSiO4)。回答下列問(wèn)題：
(1)基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布式為_(kāi)_______。橄欖石中，各元素電負(fù)性大小順序?yàn)開(kāi)_____________，鐵的化合價(jià)為_(kāi)_______。
(2)已知一些物質(zhì)的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表：
物質(zhì) 熔點(diǎn)/℃
NaCl 800.7
SiCl4 －68.8
GeCl4 －51.5
SnCl4 －34.1
3d64s2
O＞Si＞Fe＞Mg
＋2
Na與Si均為第三周期元素，NaCl熔點(diǎn)明顯高于SiCl4，原因是__________________________________________________。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點(diǎn)變化趨勢(shì)及其原因
SiCl4的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)_________，其中Si的軌道雜化形式為_(kāi)_______。
鈉的電負(fù)性小于硅，氯化鈉為離子晶體，而SiCl4為分子晶體
隨著同族元素的電子層數(shù)的增多，其熔點(diǎn)依次升高，其原因是：SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶體，分子晶體的熔點(diǎn)由分子間作用力決定，相對(duì)分子質(zhì)量增大，其分子間作用力依次增大，分子間作用力越大則其熔點(diǎn)越高
正四面體
sp3
解析：(1)Fe為26號(hào)元素，基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布式為3d64s2。元素的金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越小，元素的非金屬性越強(qiáng)則其電負(fù)性越大，因此，橄欖石(MgxFe2－xSiO4)中，各元素電負(fù)性大小順序?yàn)镺＞Si＞Fe＞Mg；因?yàn)镸gxFe2－xSiO4中Mg、Si、O的化合價(jià)分別為＋2、＋4和－2，x＋2－x＝2，根據(jù)化合物中各元素的化合價(jià)的代數(shù)和為0，可以確定鐵的化合價(jià)為＋2。
(2)Na與Si均為第三周期元素，NaCl熔點(diǎn)明顯高于SiCl4，原因是：鈉的電負(fù)性小于硅，氯化鈉為離子晶體，其熔點(diǎn)較高；而SiCl4為分子晶體，其熔點(diǎn)較低。由表中的數(shù)據(jù)可知，SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點(diǎn)變化趨勢(shì)為：隨著同族元素的電子層數(shù)的增多，其熔點(diǎn)依次升高，其原因是：SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶體，分子晶體的熔點(diǎn)由分子間作用力決定，相對(duì)分子質(zhì)量增大，其分子間作用力依次增大，分子間作用力越大則其熔點(diǎn)越高。SiCl4的空間結(jié)構(gòu)為正四面體，其中Si的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，因此Si的軌道雜化形式為sp3。
(3)一種硼鎂化合物具有超導(dǎo)性能，晶體結(jié)構(gòu)屬于立方晶系，其晶體結(jié)構(gòu)、晶胞沿c軸的投影圖如下所示，晶胞中含有________個(gè)Mg。該物質(zhì)化學(xué)式為_(kāi)_______，B－B最近距離為_(kāi)_______。
1
MgB2
a
解析：(3)由硼鎂化合物的晶體結(jié)構(gòu)可知Mg位于正六棱柱的頂點(diǎn)和面心，由均攤法可以求出正六棱柱中含有12×＋2×＝3個(gè)Mg，由晶胞沿c軸的投影圖可知本題所給晶體結(jié)構(gòu)包含三個(gè)晶胞，則晶胞中Mg的個(gè)數(shù)為1；晶體結(jié)構(gòu)中B在正六棱柱體內(nèi)共6個(gè)，則該物質(zhì)的化學(xué)式為MgB2；由晶胞沿c軸的投影圖可知，B原子在圖中兩個(gè)正三角形的重心，該點(diǎn)到頂點(diǎn)的距離是該點(diǎn)到對(duì)邊中點(diǎn)距離的2倍，頂點(diǎn)到對(duì)邊的垂線長(zhǎng)度為a，因此B－B最近距離為a××2＝a。
2．[2023·山東卷]鹵素可形成許多結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特殊的化合物。回答下列問(wèn)題：
(1)－40 ℃時(shí)，F(xiàn)2與冰反應(yīng)生成HOF和HF。常溫常壓下，HOF為無(wú)色氣體，固態(tài)HOF的晶體類型為_(kāi)___________，HOF水解反應(yīng)的產(chǎn)物為_(kāi)___________(填化學(xué)式)。
(2)ClO2中心原子為Cl，Cl2O中心原子為O，二者均為V形結(jié)構(gòu)，但ClO2中存在大π鍵(。ClO2中Cl原子的軌道雜化方式為_(kāi)_______；O—Cl—O鍵角______Cl—O—Cl鍵角(填“>”“<”或“＝”)。比較ClO2與Cl2O中Cl—O鍵的鍵長(zhǎng)并說(shuō)明原因
分子晶體
HF、H2O2
sp2
　>
鍵長(zhǎng)：ClO2(3)一定條件下，CuCl2、K和F2反應(yīng)生成KCl和化合物X。已知X屬于四方晶系，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(晶胞參數(shù)a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°)，其中Cu化合價(jià)為＋2。上述反應(yīng)的化學(xué)方程式為
_______________________________________________。
若阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，化合物X的密度
ρ＝____________ g·cm－3(用含NA的代數(shù)式表示)。
CuCl2＋4K＋2F22KCl＋K2CuF4
解析：(1)常溫常壓下HOF為無(wú)色氣體，說(shuō)明其沸點(diǎn)較低，為分子晶體。比較元素的電負(fù)性大小可知，HOF中F為－1價(jià)，則其水解反應(yīng)為HOF＋H2O===HF＋H2O2，水解產(chǎn)物為HF、H2O2。(2)ClO2為V形結(jié)構(gòu)，且存在3原子5電子的大π鍵，則Cl的雜化類型為sp2。ClO2中Cl提供1個(gè)電子、每個(gè)O提供2個(gè)電子形成，Cl有1個(gè)孤電子對(duì)，Cl2O中O存在兩個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力大于成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力，知Cl2O中Cl—O—Cl鍵角小于ClO2中O—Cl—O鍵角。(3)根據(jù)均攤法，X的晶胞中白色小球的個(gè)數(shù)為16×＋4×＋2＝8，黑色小球的個(gè)數(shù)為8×＋2＝4，灰色小球的個(gè)數(shù)為8×＋1＝2，則X中灰球、黑球、白球的個(gè)數(shù)比為1∶2∶4，根據(jù)Cu化合價(jià)為＋2，結(jié)合元素守恒、化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和為0可知，X為K2CuF4，則題中反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuCl2＋4K＋2F22KCl＋K2CuF4。該晶胞中含有2個(gè)K2CuF4，晶胞質(zhì)量為 g，晶胞體積為a×10－10 cm×b×10－10 cm×c×10－10 cm＝abc×10－30 cm3，則化合物X的密度ρ＝ g÷(abc×10－30 cm3)＝ g·cm－3。
3．[2023·北京卷]硫代硫酸鹽是一類具有應(yīng)用前景的浸金試劑。硫代硫酸根)可看作是中的一個(gè)O原子被S原子取代的產(chǎn)物。
(1)基態(tài)S原子價(jià)層電子排布式是________。
(2)比較S原子和O原子的第一電離能大小，從原子結(jié)構(gòu)的角度說(shuō)明理由：_______________________________________________________。
(3)的空間結(jié)構(gòu)是________。
(4)同位素示蹤實(shí)驗(yàn)可證實(shí)中兩個(gè)S原子的化學(xué)環(huán)境不同，實(shí)驗(yàn)過(guò)程為 過(guò)程ⅱ中斷裂的只有硫硫鍵，若過(guò)程ⅰ所用試劑是Na232 SO3和35S，過(guò)程ⅱ含硫產(chǎn)物是_____________________________。
3s23p4
I1(O)>I1(S)，氧原子半徑小，原子核對(duì)最外層電子的吸引力大，不易失去一個(gè)電子
四面體形
Na232SO4和Ag235S
(5)MgS2O3·6H2O的晶胞形狀為長(zhǎng)方體，邊長(zhǎng)分別為a nm、b nm、c nm，結(jié)構(gòu)如圖所示。
晶胞中的[Mg(H2O)6]2＋個(gè)數(shù)為_(kāi)_______。已知MgS2O3·6H2O的摩爾質(zhì)量是，阿伏加德羅常數(shù)為NA，該晶體的密度為_(kāi)_______ g·cm－3。(1 nm＝10－7 cm)
(6)浸金時(shí)作為配體可提供孤電子對(duì)與Au＋形成[Au(S2O3)2]3－。分別判斷中的中心S原子和端基S原子能否做配位原子并說(shuō)明理由
4
×1021
中的中心原子S的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，無(wú)孤電子對(duì)，不能做配位原子；端基S原子含有孤電子對(duì)，能做配位原子
解析：(1)S是第三周期ⅥA族元素，基態(tài)S原子價(jià)層電子排布式為3s23p4；
(2)S和O為同主族元素，O原子核外有2個(gè)電子層，S原子核外有3個(gè)電子層，O原子半徑小，原子核對(duì)最外層電子的吸引力大，不易失去1個(gè)電子，即O的第一電離能大于S的第一電離能；
的中心原子S的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，無(wú)孤電子對(duì)，空間構(gòu)型為四面體形可看作是中1個(gè)O原子被S原子取代，則的空間構(gòu)型為四面體形；
(4)過(guò)程Ⅱ中斷裂的只有硫硫鍵，根據(jù)反應(yīng)機(jī)理可知，整個(gè)過(guò)程中最終轉(zhuǎn)化為，S最終轉(zhuǎn)化為Ag2S。若過(guò)程ⅰ所用的試劑為Na232SO3和35S，過(guò)程Ⅱ的含硫產(chǎn)物是Na232SO4和Ag235S；
(5)由晶胞結(jié)構(gòu)可知，1個(gè)晶胞中含有8×＋4×＋2×＋1＝4個(gè)[Mg(H2O)6]2＋，含有4個(gè)；該晶體的密度ρ＝＝ g·cm－3；
(6)具有孤電子對(duì)的原子就可以給中心原子提供電子對(duì)。中的中心原子S的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，無(wú)孤電子對(duì)，不能做配位原子；端基S原子含有孤電子對(duì)，能做配位原子。
4．[2022·全國(guó)甲卷]2008年北京奧運(yùn)會(huì)的“水立方”，在2022年冬奧會(huì)上華麗轉(zhuǎn)身為“冰立方”，實(shí)現(xiàn)了奧運(yùn)場(chǎng)館的再利用，其美麗的透光氣囊材料由乙烯(CH2===CH2)與四氟乙烯(CF2===CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列問(wèn)題：
(1)基態(tài)F原子的價(jià)電子排布圖(軌道表示式)為_(kāi)_______。
(2)圖a、b、c分別表示C、N、O和F的逐級(jí)電離能Ⅰ變化趨勢(shì)(縱坐標(biāo)的標(biāo)度不同)。第一電離能的變化圖是____(填標(biāo)號(hào))，判斷的根據(jù)是
_____________________________________________；
第三電離能的變化圖是________(填標(biāo)號(hào))。
a
同周期元素從左到右，第一電離能呈增大趨勢(shì)，N原子的價(jià)電子排布式為2s22p3，2p軌道是半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，第一電離能比O原子大
b
(3)固態(tài)氟化氫中存在(HF)n形式，畫出(HF)3的鏈狀結(jié)構(gòu)________。
(4)CF2===CF2和ETFE分子中C的雜化軌道類型分別為_(kāi)_______和________；聚四氟乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性高于聚乙烯，從化學(xué)鍵的角度解釋原因______________________________________________。
(5)螢石(CaF2)是自然界中常見(jiàn)的含氟礦物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，X代表的離子是________；若該立方晶胞參數(shù)為a pm，正負(fù)離子的核間距最小為_(kāi)_______ pm。
H—F…H—F…H—F
sp2
sp3
　F的電負(fù)性比H大，C—F鍵的鍵能比C—H鍵的大
Ca2＋
a
解析：(1)基態(tài)F原子的價(jià)電子排布式為2s22p5，故其價(jià)電子排布圖(軌道表示式)為 (2)C、N、O、F均位于第二周期，原子半徑逐漸減小，原子核對(duì)最外層電子的吸引能力增強(qiáng)，第一電離能逐漸增大，但N原子的價(jià)電子排布式為2s22p3，2p軌道是半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，第一電離能比O原子大，故選a；C原子失去2個(gè)電子后達(dá)到2s2全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，再失去1個(gè)電子較難，故第三電離能比N原子大，故選b。(3)固態(tài)氟化氫分子間存在氫鍵，故(HF)3的鏈狀結(jié)構(gòu)為H—F…H—F…H—F。(4) CF2===CF2分子中C原子形成碳碳雙鍵，故C原子為sp2雜化；ETFE是乙烯與四氟乙烯的共聚物，可表示為 故在ETFE分子中碳原子為sp3雜化；由于F的電負(fù)性比H大，C—F鍵的鍵能比C—H鍵的大，故聚四氟乙烯比聚乙烯穩(wěn)定。(5)X離子位于頂點(diǎn)和面心，根據(jù)均攤法知，X離子數(shù)目為8×＋6×＝4，Y離子位于體內(nèi)，故Y離子數(shù)目為8，結(jié)合CaF2的化學(xué)式知，X代表的離子是Ca2＋；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖知，Ca2＋與F－的最小核間距為正方體體對(duì)角線長(zhǎng)度的，即正負(fù)離子的核間距最小為a pm。
5．[2022·廣東卷]硒(Se)是人體必需微量元素之一，含硒化合物在材料和藥物領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。自我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)效應(yīng)以來(lái)，AIE在發(fā)光材料、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注。一種含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路線如下：
(1)Se與S同族，基態(tài)硒原子價(jià)電子排布式為_(kāi)_______。
(2)H2Se的沸點(diǎn)低于H2O，其原因是
______________________________________________________。
(3)關(guān)于Ⅰ～Ⅲ三種反應(yīng)物，下列說(shuō)法正確的有________。
A．Ⅰ中僅有σ鍵
B．Ⅰ中的Se—Se鍵為非極性共價(jià)鍵
C.Ⅱ易溶于水
D．Ⅱ中原子的雜化軌道類型只有sp與sp2
E．Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O電負(fù)性最大
(4)Ⅳ中具有孤對(duì)電子的原子有________。
(5)硒的兩種含氧酸的酸性強(qiáng)弱為H2SeO4________H2SeO3(填“>”或“<”)。研究發(fā)現(xiàn)，給小鼠喂食適量硒酸鈉(Na2SeO4)可減輕重金屬鉈引起的中毒。的立體構(gòu)型為_(kāi)_______。
4s24p4
兩者都是分子晶體，由于水存在分子間氫鍵，沸點(diǎn)高
BDE
O、Se
>
正四面體形
(6)我國(guó)科學(xué)家發(fā)展了一種理論計(jì)算方法，可利用材料的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)其熱電性能，該方法有助于加速新型熱電材料的研發(fā)進(jìn)程。化合物X是通過(guò)該方法篩選出的潛在熱電材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖1，沿x、y、z軸方向的投影均為圖2。
①X的化學(xué)式為_(kāi)_______。
②設(shè)X的最簡(jiǎn)式的式量為Mr，晶體密度為，則X中相鄰K之
間的最短距離為_(kāi)_____________ nm(列出計(jì)算式，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。
K2SeBr6
× ×107
解析：(1)基態(tài)硫原子價(jià)電子排布式為3s23p4，Se與S同族，Se為第四周期元素，因此基態(tài)硒原子價(jià)電子排布式為4s24p4。
(2)H2Se的沸點(diǎn)低于H2O，其原因是兩者都是分子晶體，水存在分子間氫鍵，沸點(diǎn)高。
(3)Ⅰ中有σ鍵，還有大π鍵，故A錯(cuò)誤；Se—Se是同種元素，因此Ⅰ中的Se—Se鍵為非極性共價(jià)鍵，故B正確；烴都難溶于水，因此Ⅱ難溶于水，故C錯(cuò)誤；Ⅱ中苯環(huán)上的碳原子和碳碳雙鍵上的碳原子雜化類型為sp2，碳碳三鍵上的碳原子雜化類型為sp，故D正確；根據(jù)同周期從左到右電負(fù)性逐漸增大，同主族從上到下電負(fù)性逐漸減小，因此Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O電負(fù)性最大，故E正確。
(4)根據(jù)題中信息Ⅳ中O、Se都有孤對(duì)電子，碳、氫、硫都沒(méi)有孤對(duì)電子。
(5)根據(jù)非羥基氧越多，酸性越強(qiáng)，因此硒的兩種含氧酸的酸性強(qiáng)弱為H2SeO4>H2SeO3。中Se價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4＋(6＋2－2×4)＝4，其立體構(gòu)型為正四面體形。
(6)①根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)得到K有8個(gè)， 有8×＋6×＝4，則X的化學(xué)式為K2SeBr6。②設(shè)X的最簡(jiǎn)式的式量為Mr，晶體密度為ρ g·cm－3，設(shè)晶胞參數(shù)為a nm，得到ρ＝＝＝ρ g·cm－3，解得a＝×107 nm。X中相鄰K之間的最短距離為晶胞參數(shù)的一半即× ×107 nm。
考情分析
題型 考向 預(yù)測(cè)
物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題 核外電子排布表示方法 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題還會(huì)給出一種多元素組成的物質(zhì)，然后圍繞著組成與結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)問(wèn)。考查點(diǎn)基本相同，原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)主要涉及電子排布表示方法、特殊能層電子排布情況、微粒半徑、電負(fù)性和第一電離能。分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)主要涉及雜化方式、化學(xué)鍵類型、空間構(gòu)型、氫鍵、配位鍵、配合物等。晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)主要圍繞晶胞考查晶體的化學(xué)式、原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)及密度的計(jì)算，晶體的性質(zhì)主要涉及熔、沸點(diǎn)的比較等。
電離能、電負(fù)性比較、原因解釋及應(yīng)用 σ鍵和π鍵、配位鍵、配位原子的判斷 不同類型微粒結(jié)構(gòu)中配位數(shù)的判斷 中心原子雜化軌道類型判斷 分子及微粒空間結(jié)構(gòu)的判斷 分子性質(zhì)的判斷、分析與比較 晶體類型的判斷及性質(zhì)分析、比較 晶胞結(jié)構(gòu)的分析及計(jì)算 核心突破·提能力
考點(diǎn)1　電子排布式、電離能和電負(fù)性
核 心 梳 理
1.原子核外電子排布遵循的原理及表示方法
(1)遵循的原理：構(gòu)造原理、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理。
(2)表示方法
表示方法 舉例
電子排布式 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
簡(jiǎn)化電子排布式 Cu：[Ar]3d104s1
價(jià)電子排布式 Fe：3d64s2
電子排布圖(或軌道表示式) O：
[微點(diǎn)撥]　能量相同的原子軌道在全滿(s2、p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時(shí)，體系的能量最低。
(3)未成對(duì)電子數(shù)的判斷方法
①根據(jù)電子排布式判斷
設(shè)電子排布式中未充滿電子的能級(jí)的電子數(shù)為n，該能級(jí)的原子軌道數(shù)為m，則n≤m時(shí)，未成對(duì)電子數(shù)為n；n>m時(shí)，未成對(duì)電子數(shù)為2m－n。
②根據(jù)電子排布圖判斷
電子排布圖能夠直觀地表示未成對(duì)電子數(shù)，即單獨(dú)占據(jù)一個(gè)方框的箭頭的個(gè)數(shù)。
2．第一電離能、電負(fù)性
(1)規(guī)律：在元素周期表中，元素的第一電離能從左到右總體呈增大的趨勢(shì)，從上向下逐漸減小，電負(fù)性從左到右逐漸增大，從上向下逐漸減小。如C、N、O、F元素。第一電離能由大到小順序?yàn)镕>N>O>C，電負(fù)性由大到小順序?yàn)椋篎>O>N>C。
(2)特例：同周期主族元素，第ⅡA族(ns2)全充滿、ⅤA族(np3)半充滿，比較穩(wěn)定，所以其第一電離能大于同周期相鄰的ⅢA和ⅥA族元素。
(3)判斷：常應(yīng)用化合價(jià)及物質(zhì)類別判斷電負(fù)性的大小，如O與Cl的電負(fù)性比較：
①HClO中Cl為＋1價(jià)、O為－2價(jià)，可知O的電負(fù)性大于Cl；
②Al2O3是離子化合物，AlCl3是共價(jià)化合物，可知O的電負(fù)性大于Cl。
典 題 精 研
考向1 核外電子排布的表示方法及應(yīng)用
例1 (1)基態(tài)O原子的電子排布式__________________，其中未成對(duì)電子有_____個(gè)。
(2)基態(tài)硅原子最外層的電子排布圖為_(kāi)_______。
(3)原子中運(yùn)動(dòng)的電子有兩種相反的自旋狀態(tài)，若一種自旋狀態(tài)用＋表示，與之相反的用－表示，稱為電子的自旋磁量子數(shù)。對(duì)于基態(tài)的磷原子，其價(jià)電子自旋磁量子數(shù)的代數(shù)和為_(kāi)______________。
(4)基態(tài)Fe2＋與Fe3＋離子中未成對(duì)的電子數(shù)之比為_(kāi)_______。
1s22s22p4或[He]2s22p4
2
＋　
4∶5
解析：(1)O為8號(hào)元素，其基態(tài)O原子核外有8個(gè)電子，因此基態(tài)O原子的電子排布式為1s22s22p4或，其2p軌道有2個(gè)未成對(duì)電子，即O原子有2個(gè)未成對(duì)電子。
(2)硅元素的原子序數(shù)為14，價(jià)電子排布式為3s23p2，則最外層電子排布圖為
(3)基態(tài)磷原子的價(jià)電子排布式為3s23p3，其中3s軌道中自旋磁量子數(shù)的代數(shù)和為0，3p軌道中3個(gè)電子自旋方向相同，所以代數(shù)和為＋或－。
(4)根據(jù)構(gòu)造原理可知基態(tài)Fe2＋和Fe3＋的價(jià)層電子排布式分別為3d6和3d5，其未成對(duì)電子數(shù)分別為4和5，即未成對(duì)電子數(shù)之比為4∶5。
練1 按要求填空
(1)基態(tài)Pb原子的價(jià)電子排布式為_(kāi)_______，N能層電子數(shù)有________個(gè)。
(2)基態(tài)氮原子的價(jià)電子軌道表達(dá)式為_(kāi)_______。
(3)Pt的電子排布式為[Xe]4f145d96s1，則Pt在元素周期表中處于________區(qū)，未成對(duì)電子數(shù)是________。
(4)基態(tài)鈦原子的px原子軌道上的電子數(shù)為_(kāi)_______個(gè)。
(5)鉻在元素周期表中的位置為_(kāi)___________，其基態(tài)原子核外電子占據(jù)的原子軌道數(shù)為_(kāi)_______。
6s26p2
32
d
2
4
第四周期ⅥB族
15
考向2 元素電離能、電負(fù)性大小判斷
例2 (1)H、C、N的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)開(kāi)___________________。
(2)Li及其周期表中相鄰元素的第一電離能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因？
I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因？
I1/(kJ·mol－1) Li 520 Be 900 B 801 Na 496 Mg 738 Al
578
N>C>H
Na與Li同主族，Na電子層數(shù)多，原子半徑大，易失電子，故第一電離能更小
Li、Be、B同周期，核電荷數(shù)依次增加，Be為1s22s2全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，第一電離能最大。與Li相比，B核電荷數(shù)大，原子半徑小，較難失去電子，第一電離能較大
解析：(1)元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大，元素的非金屬性強(qiáng)弱順序?yàn)镹>C>H，則元素電負(fù)性的大小順序?yàn)镹>C>H。(2)同主族元素，從上至下，原子半徑逐漸增大，第一電離能逐漸減小，所以I1(Li)>I1(Na)；同周期元素，從左至右，第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，但由于第ⅡA族元素基態(tài)原子s能級(jí)軌道處于全充滿的狀態(tài)，能量更低更穩(wěn)定，所以其第一電離能大于同一周期的第ⅢA族元素，因此I1(Be)>I1(B)>I1(Li)。
練2 (1)與鈦同周期的第ⅡB族和ⅢA族兩種元素中第一電離能較大的是_______(寫元素符號(hào))。
(2)鈦鉻合金是一種高溫結(jié)構(gòu)材料，第二電離能I2(Ti)________(填“>”或“<”)I2(Cr)，原因是________________________________________。
(3)①已知Al的第一電離能為578 kJ·mol－1、第二電離能為1 817 kJ·mol－1、第三電離能為2 745 kJ·mol－1、第四電離能為。請(qǐng)解釋其第二電離能增幅較大的原因？
②第二電離能I(Cu)________(填“＞”或“＜”)I(Zn)。
Zn
<　
鈦第二電離能失去的是4s1電子，鉻第二電離能失去的是3d5電子
Al原子失去一個(gè)電子后，其3s上有2個(gè)電子為全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定
＞
(4)以第二周期為例，除Be、N外，其他元素的第一電離能從左到右逐漸增大的原因？
(5)①科學(xué)家可以通過(guò)________法發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)存在大量的鐵元素，寫出基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布圖：________________。從結(jié)構(gòu)上分析Fe3＋比Fe2＋穩(wěn)定的原因：
________________________________________________________。
②SCN－常用來(lái)檢測(cè)Fe3＋的存在，三種元素電負(fù)性由大到小的順序?yàn)開(kāi)___________。
從左到右，隨著核電荷數(shù)增加，原子半徑逐漸減小，原子核對(duì)外層電子的吸引能力逐漸增大，故元素的第一電離能從左到右逐漸增大
原子光譜
Fe3＋價(jià)電子排布式為3d5，為半充滿狀態(tài)，而Fe2＋價(jià)電子排布式為3d6　
N>S>C
考點(diǎn)2　共價(jià)鍵　雜化軌道與分子的空間結(jié)構(gòu)
核 心 梳 理
1.共價(jià)鍵
(1)分類
(2)σ鍵和π鍵的判斷方法
共價(jià)單鍵為σ鍵，雙鍵中有一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，三鍵中有一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵。
(3)大π鍵
①簡(jiǎn)介：大π鍵一般是三個(gè)或更多個(gè)原子間形成的，是未雜化軌道中原子軌道“肩并肩”重疊形成的π鍵。
②表達(dá)式：代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)。
③常見(jiàn)分子和離子中的大π鍵
SO2、O3、；
SO3、、、BF3　；
吡咯　
(4)配位鍵與配位化合物的結(jié)構(gòu)
(以[Cu(NH3)4]SO4為例)
配合物的組成
①配體：含有孤電子對(duì)的分子或離子，如NH3、H2O、CO、Cl－、Br－、I－、SCN－等。
②中心離子：一般是金屬離子，特別是過(guò)渡金屬離子，如Cu2＋、Fe3＋等。
③配位數(shù)：直接同中心原子(或離子)配位的含有孤電子對(duì)的分子(或離子)的數(shù)目。
④常見(jiàn)配合物：如[Cu(NH3)4](OH)2、[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、Fe(SCN)3、Fe(CO)5等。
2．“四方法”判斷分子中心原子的雜化類型
(1)根據(jù)雜化軌道的空間構(gòu)型判斷
①若雜化軌道在空間的分布為正四面體形，則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化。
②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化。
③若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。
(2)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷
若雜化軌道之間的夾角為109.5°，則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道之間的夾角為120°，則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180°，則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。
(3)根據(jù)中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷
如中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，是sp3雜化，為3是sp2雜化，為2是sp雜化。
(4)根據(jù)分子或離子中化學(xué)鍵類型判斷
如沒(méi)有π鍵為sp3雜化，含1個(gè)π鍵(如碳碳雙鍵、碳氧雙鍵)為sp2雜化，含2個(gè)π鍵(如碳碳三鍵、碳氮三鍵)為sp雜化。
3．用價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR)推測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)
(1)價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算
(2)應(yīng)用
價(jià)層電子對(duì)數(shù) σ鍵電 子對(duì)數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) VSEPR模型名稱 分子的空間結(jié)構(gòu) 實(shí)例
2 2 0 直線形 直線形 CO2
3 3 0 三角形 平面三角形 BF3
2 1 V形 SO2
4 4 0 四面體形 正四面體形 CH4
3 1 三角錐形 NH3
2 2 V形 H2O
4.鍵角大小的判斷方法
(1)不同雜化類型：如鍵角：CH4(2)單鍵、雙鍵、三鍵的影響：三鍵、雙鍵、單鍵之間的排斥力大小順序：三鍵—三鍵>三鍵—雙鍵>雙鍵—雙鍵>雙鍵—單鍵>單鍵—單鍵。
(3)雜化類型相同，中心原子孤電子對(duì)數(shù)越多，鍵角越小，如鍵角：CH4>NH3>H2O；>NH3；H3O＋>H2O。
(4)雜化類型和孤電子對(duì)數(shù)均相同，中心原子的電負(fù)性越大，鍵角越大，如鍵角：NH3>PH3>AsH3。
(5)雜化類型和孤電子對(duì)數(shù)相同，配位原子電負(fù)性越大，鍵角越小，如鍵角：NF3典 題 精 研
考向 分子結(jié)構(gòu)的分析
例3 (1)①比較鍵角大小：氣態(tài)SeO3分子________離子(填“>”“<”或“＝”)，原因是_________________________________________。
②富馬酸亞鐵(FeC4H2O4)是一種補(bǔ)鐵劑。富馬酸分子的結(jié)構(gòu)模型如圖所示：
富馬酸亞鐵中各元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)開(kāi)_________。
＞
前者中Se為sp2雜化、后者中Se為sp3雜化
O>C>H >Fe
③科學(xué)家近期合成了一種固氮酶模型配合物，該物質(zhì)可以在溫和條件下直接活化H2，將N3－轉(zhuǎn)化為，反應(yīng)過(guò)程如圖所示：
產(chǎn)物中N原子的雜化軌道類型為_(kāi)_______；
sp3
(2)①三價(jià)鉻離子能形成多種配位化合物。
[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中提供電子對(duì)形成配位鍵的原子是________，中心離子的配位數(shù)為_(kāi)_______。
②[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中配體分子NH3、H2O以及分子PH3的空間結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的鍵角如圖所示。
PH3中P的雜化類型是____，H2O的鍵角小于NH3的，分析原因
__________________________________________________。
(3)磷酸根離子的空間構(gòu)型為_(kāi)_______，其中P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_(kāi)_______、雜化軌道類型為_(kāi)_______。
N、O、Cl
6
sp3
　NH3含有1對(duì)孤電子對(duì)，而H2O含有2對(duì)孤電子對(duì)，H2O中的孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)的排斥作用較大
正四面體　
4
sp3
解析：(1)①SeO3中Se的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為中Se的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤電子對(duì)數(shù)為＝1，故SeO3和中Se原子分別為sp2和sp3雜化，則SeO3分子中鍵角大于中鍵角。②富馬酸亞鐵中含C、H、O、Fe四種元素，由電負(fù)性遞變規(guī)律可知，電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镺>C>H >Fe。③產(chǎn)物中N原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，則其采取sp3雜化。(2)①形成配位鍵的原子價(jià)層必須存在孤電子對(duì)，故三種配體NH3、H2O、Cl－中提供孤電子對(duì)形成配位鍵的原子是N、O、Cl，[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中中心離子的配位數(shù)為3＋2＋1＝6。②PH3中P原子的成鍵電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為1，故價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4，采用sp3雜化；由于NH3中N原子含有1個(gè)孤電子對(duì)，而H2O中O原子含有2個(gè)孤電子對(duì)，孤電子對(duì)越多對(duì)成鍵電子對(duì)的斥力越大，因此H2O中的鍵角小于NH3中的鍵角。的中心原子P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤電子對(duì)數(shù)為0，中心原子P為sp3雜化，故的空間構(gòu)型為正四面體。
練3 (1)與鎵同主族的B具有缺電子性，硼氫化鈉(NaBH4)是有機(jī)合成中重要的還原劑，其陰離子的立體構(gòu)型為_(kāi)_______。另一種含硼的陰離子[B4O5(OH)4]2－的結(jié)構(gòu)如圖所示，其中B原子的雜化方式為_(kāi)_______。
正四面體
sp3 、sp2
解析：(1)中中心原子B原子核外的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為：4＋(3＋1－4×1)＝4，故其立體構(gòu)型為正四面體；由圖可知，B原子的雜化方式為sp3、sp2。
(2)Ti的配合物有多種。Ti(CO)6、、的配體所含原子中電負(fù)性由大到小的順序是________(寫元素符號(hào))；中∠H—O—H________(填“大于”“小于”或“等于”)單個(gè)水分子中∠H—O—H；的球棍結(jié)構(gòu)如圖，Ti的配位數(shù)是________，N原子的雜化方式為_(kāi)_______。
F>O>C>H
大于
8
sp2
解析：(2)由Ti(CO)6、、可知，它們的配體分別為CO、H2O、F－，含有的原子有H、C、O、F，而C、O、F的氫化物中它們均表現(xiàn)負(fù)化合價(jià)，說(shuō)明電負(fù)性均大于氫元素，C、O、F屬于同周期元素，從左至右，非金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，所以H、C、O、F的電負(fù)性由大到小的順序是F>O>C>H；由可知，H2O中O原子的孤電子對(duì)進(jìn)入Ti2＋的空軌道，形成配位鍵，則孤電子對(duì)數(shù)減小，斥力減小中∠H—O—H變大，所以中∠H—O—H大于單個(gè)水分子中∠H—O—H；由球棍結(jié)構(gòu)
可知，每個(gè)配體中有兩個(gè)O原子，與Ti4＋形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)作為雙齒配體，Ti的配位數(shù)是2×4＝8；中中心原子N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝3＋＝3＋0＝3，無(wú)孤電子對(duì)，N原子采取sp2雜化。
(3)苯分子中含有大π鍵，可記為右下角“6”表示6個(gè)原子，右上角“6”表示6個(gè)共用電子)。已知某化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，該分子中的大π鍵可表示為_(kāi)_______，Se的雜化方式為_(kāi)_______。
(4)SOCl2中心S原子VSEPR模型為_(kāi)_______。1 mol氟硼酸銨NH4BF4中含有________mol配位鍵。
(5)1 mol [Co(NH3)6]Cl2中含有σ鍵的數(shù)目為_(kāi)_______，配體分子為_(kāi)_______分子(填“極性”或“非極性”)。
正四面體
2
24NA
極性
解析：(3) 不能使溴的四氯化碳溶液褪色，由此推知，該分子中存在大π鍵，由其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，形成大π鍵的原子個(gè)數(shù)是5個(gè)，有6個(gè)電子參與成鍵，因此可表示為其中Se的雜化方式為sp2。
(4)SOCl2中心S原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為3＋(6－2－2×1)＝4，VSEPR模型為正四面體。氟硼酸銨NH4BF4中銨根離子中有1個(gè)配位鍵、中有1個(gè)配位鍵，1 mol氟硼酸銨NH4BF4含有2 mol配位鍵。
(5)6個(gè)NH3與Co2＋之間形成6個(gè)配位鍵，屬于σ鍵，每個(gè)氨氣分子中的氮?dú)滏I也為σ鍵，共6＋3×6＝24，所以1 mol [Co(NH3)6]Cl2含有的σ鍵個(gè)數(shù)為24NA。氨氣分子為極性分子。
考點(diǎn)3　微粒間作用力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響
核 心 梳 理
1.非極性分子與極性分子的判斷
2．范德華力、氫鍵、共價(jià)鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響
范德華力 氫鍵 共價(jià)鍵
作用微粒 分子 H與N、O、F 原子
強(qiáng)度比較 共價(jià)鍵>氫鍵>范德華力 影響因素 組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大 形成氫鍵元 素的電負(fù)性 原子半徑
對(duì)性質(zhì) 的影響 影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì) 分子間氫鍵使熔、沸點(diǎn)升高，溶解度增大 鍵能越大，穩(wěn)定性越強(qiáng)
3.晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較
(1)一般情況下，不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低規(guī)律：共價(jià)晶體>離子晶體>分子晶體，如：金剛石>NaCl>Cl2；(金屬晶體熔、沸點(diǎn)有的很高，如鎢、鉑等；有的則很低，如汞等)。
(2)形成共價(jià)晶體的原子半徑越小、鍵長(zhǎng)越短，則鍵能越大，其熔、沸點(diǎn)越高，如：金剛石>石英>碳化硅>晶體硅。
(3)形成離子晶體的陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)就越高，如：MgO>MgCl2；NaCl>CsCl。
(4)金屬晶體中金屬離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，其形成的金屬鍵越強(qiáng)，金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高，如Al>Mg>Na。
(5)分子晶體的熔、沸點(diǎn)比較規(guī)律
①組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，其熔、沸點(diǎn)就越高，如：HI>HBr>HCl；
②組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子，分子極性越大，其熔、沸點(diǎn)就越高，如：CO>N2；
③同分異構(gòu)體分子中，支鏈越少，其熔、沸點(diǎn)就越高，如：正戊烷>異戊烷>新戊烷；
④同分異構(gòu)體中的芳香烴及其衍生物的沸點(diǎn)，鄰位取代物>間位取代物>對(duì)位取代物，如：鄰二甲苯>間二甲苯>對(duì)二甲苯。

典 題 精 研
考向 物質(zhì)性質(zhì)的比較與解釋
例4 (1)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中配體分子NH3、H2O以及分子PH3的空間結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的鍵角如圖所示。
NH3的沸點(diǎn)比PH3的________，原因
(2)①氣態(tài)氫化物熱穩(wěn)定性HF大于HCl的主要原因
②常溫下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因
高
NH3分子間存在氫鍵
原子半徑FCl—H　
乙醇與水之間形成氫鍵而氯乙烷沒(méi)有
(3)鈣鈦礦(CaTiO3)型化合物是一類可用于生產(chǎn)太陽(yáng)能電池、傳感器、固體電阻器等的功能材料。Ti的四鹵化物熔點(diǎn)如下表所示，TiF4熔點(diǎn)高于其他三種鹵化物，自TiCl4至TiI4熔點(diǎn)依次升高，原因
化合物 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4
熔點(diǎn)/℃ 377 －24.12 38.3 155
TiF4為離子化合物，熔點(diǎn)高，其他三種均為共價(jià)化合物，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大分子間作用力增大，熔點(diǎn)逐漸升高
解析：(1)NH3的沸點(diǎn)比PH3高，是因?yàn)镹H3分子間存在氫鍵，PH3分子間只有范德華力。(2)①可以根據(jù)共價(jià)鍵的穩(wěn)定性比較氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，則氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性越強(qiáng)，原子半徑：FCl—H，故HF的熱穩(wěn)定性大于HCl的熱穩(wěn)定性。也可以根據(jù)元素非金屬性的強(qiáng)弱比較氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性，元素的非金屬性越強(qiáng)，氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性越強(qiáng)，非金屬性：F>Cl，故HF的熱穩(wěn)定性大于HCl的熱穩(wěn)定性。②影響物質(zhì)在水中溶解度的因素有：物質(zhì)的極性、是否含有氫鍵、能否與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等。乙醇、氯乙烷、水均為極性分子，但乙醇與水分子能形成氫鍵，因此在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷。(3)氟元素非金屬性強(qiáng)，TiF4為離子化合物，熔點(diǎn)最高，TiCl4、TiBr4、TiI4為共價(jià)化合物，熔點(diǎn)較低，且TiCl4、TiBr4、TiI4結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高。
練4 (1)氨硼烷(NH3BH3)在高溫下釋放氫后生成的立方氮化硼晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，但熔點(diǎn)比金剛石低，原因是
___________________________________________________________。
(2)FeCO3可作補(bǔ)血?jiǎng)珻oCO3可用于陶瓷工業(yè)的著色劑。已知：①r(Fe2＋)為61 pm，r(Co2＋)為65 pm。②隔絕空氣加熱：FeCO3FeO＋CO2↑；CoCO3CoO＋CO2↑。分別加熱FeCO3和CoCO3時(shí)，F(xiàn)eCO3的分解溫度低于CoCO3，其原因是
___________________________________________________________。
B—N的鍵長(zhǎng)大于C—C，鍵能小于C—C
FeO和CoO都是離子晶體，r(Fe2＋)(3)①GaCl3的熔點(diǎn)為77.9 ℃，沸點(diǎn)為201.3 ℃；而GaN的熔點(diǎn)為1 700 ℃，其原因是____________________________________________。
②H2O、H2S、H2Te的沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開(kāi)______________。
③Cu和K屬于同一周期元素，且原子核外最外層電子排布相同，但金屬Cu的熔點(diǎn)比金屬K的高，原因是
_______________________________________________________。
GaCl3為分子晶體，GaN為共價(jià)晶體
H2O>H2Te>H2S
Cu的原子半徑較小且價(jià)電子數(shù)較多，金屬鍵較強(qiáng)
(4)已知苯酚 具有弱酸性，其Ka＝1.1×10－10；水楊酸第一級(jí)電離形成的離子 能形成分子內(nèi)氫鍵。據(jù)此判斷，相同溫度下電離平衡常數(shù)Ka2(水楊酸)________Ka(苯酚)(填“>”或“<”)，其原因
<
中形成分子內(nèi)氫鍵，使其更難電離出H＋
解析：(1)B—N的鍵長(zhǎng)大于C—C，鍵長(zhǎng)越大，鍵能越小，B—N的鍵能小于C—C，破壞C—C需要更多的能量，所以立方氮化硼晶體的熔點(diǎn)比金剛石低。(2)不溶性碳酸鹽分解過(guò)程的實(shí)質(zhì)是金屬陽(yáng)離子與碳酸根離子中的氧離子結(jié)合的過(guò)程，產(chǎn)物FeO和CoO都是離子晶體，金屬陽(yáng)離子半徑越小，形成氧化物的離子鍵越強(qiáng)、物質(zhì)越穩(wěn)定，由于r(Fe2＋)(4) 中形成分子內(nèi)氫鍵，使其更難電離出H＋，相同溫度下電離平衡常數(shù)Ka2(水楊酸)小于Ka(苯酚)。
考點(diǎn)4　晶胞的結(jié)構(gòu)分析及計(jì)算
核 心 梳 理
1.晶胞分析的方法——均攤法
2.晶體密度及粒子間距離的計(jì)算方法
(1)計(jì)算晶體密度的方法
(2)計(jì)算晶體中粒子間距離
①分析思路
②常見(jiàn)堆積模型粒子之間的距離(a為晶胞參數(shù)，r為粒子半徑)
3.常見(jiàn)離子晶體結(jié)構(gòu)分析
晶胞 配位數(shù)及影響因素 密度的計(jì)算(a為晶胞邊長(zhǎng)，NA為阿伏加德羅常數(shù))
配位數(shù) 影響因素 NaCl型 6 陽(yáng)離子與陰離子的半徑比值越大，配位數(shù)越多，另外配位數(shù)還與陰、陽(yáng)離子的電荷比有關(guān)等　
CsCl型 8
ZnS型 4
CaF2型 F－：4 Ca2＋：8
4.運(yùn)用立體幾何模型突破原子坐標(biāo)參數(shù)難題
(1)要看懂晶胞模型，找到原點(diǎn)
以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，例如圖中原子1的坐標(biāo)為，則原子2和3的坐標(biāo)分別為、。
沒(méi)有給出原點(diǎn)，我們需要看坐標(biāo)系提示的方向： ，確定原子4的坐標(biāo)為(0，0，0)。
(2)確定頂點(diǎn)坐標(biāo)
頂點(diǎn)坐標(biāo)一般在三個(gè)方向上都占坐標(biāo)單位的整數(shù)值，如圖，確定原子1～8的坐標(biāo)：1(0，0，0)，2(0，1，0)，3(1，1，0)，4(1，0，0)，5(0，0，1)，6(0，1，1)，7(1，1，1)，8(1，0，1)。
(3)確定體心的坐標(biāo)
如圖，9原子位于體心，分別占據(jù)三個(gè)方向坐標(biāo)單位的一半，因此原子9的坐標(biāo)為。
(4)確定面心的坐標(biāo)
如圖所示，原子10～15分別位于六個(gè)面的面心，原子1的坐標(biāo)為(0，0，0)，則確定坐標(biāo)參數(shù)：
10，11，12，
13，14，15
(5)特殊位置原子坐標(biāo)參數(shù)
如圖，金剛石晶胞，試確定原子1～4的坐標(biāo)參數(shù)。
原子1～4位于晶胞內(nèi)，但是不位于體心，在x軸上，原子1、2位于位置，原子3、4位于位置，x軸、y軸俯視圖如圖。
以此類推：x軸、z軸俯視圖如圖所示。
按照此方法我們可以確定原子坐標(biāo)：1，2，3，4。
典 題 精 研
考向 晶體結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算
例5 (1)鉀、鐵、硒可以形成一種超導(dǎo)材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分別如圖所示：
①該超導(dǎo)材料的最簡(jiǎn)化學(xué)式為_(kāi)_________；
②Fe原子的配位數(shù)為_(kāi)_______；
③該晶胞參數(shù)a＝b＝0.4 nm、c＝1.4 nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體的密度為_(kāi)_______________g·cm－3(列出計(jì)算式)。
KFe2Se2
4
×1021
　解析：(1)①分析晶胞在xz、yz、xy平面的投影圖可知，占據(jù)頂點(diǎn)和體心位置的為K原子，故K原子個(gè)數(shù)為8×＋1＝2，每個(gè)豎直棱上有2個(gè)Se原子，體內(nèi)有2個(gè)Se原子，故Se原子個(gè)數(shù)為8×＋2＝4，每個(gè)豎直面上有2個(gè)Fe原子，故Fe原子個(gè)數(shù)為8×＝4，該物質(zhì)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：
其最簡(jiǎn)化學(xué)式為KFe2Se2。②以1號(hào)Fe原子為研究對(duì)象，2號(hào)和3號(hào)鐵原子及其對(duì)稱位置的2個(gè)Fe原子距離1號(hào)Fe原子最近，故Fe的配位數(shù)為4。③該晶胞的質(zhì)量為 g，體積為，故該晶體的密度為×1021 g·cm－3。
(2)在金屬材料中添加AlCr2顆粒，可以增強(qiáng)材料的耐腐蝕性、硬度和機(jī)械性能。AlCr2具有體心四方結(jié)構(gòu)，如圖所示。處于頂角位置的是________原子。設(shè)Cr和Al原子半徑分別為rCr和rAl，則金屬原子空間占有率為_(kāi)_______%(列出計(jì)算表達(dá)式)。
Al
×100
解析：(2)由結(jié)構(gòu)圖可知，根據(jù)均攤法，該晶胞含有4個(gè)白球和2個(gè)黑球，則黑球代表Al原子，白球代表Cr原子，金屬原子的總體積是)，晶胞體積是a2c，故原子空間利用率是×100%。
(3)以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。四方晶系CdSnAs2的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，晶胞中部分原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)如表所示。
一個(gè)晶胞中有____個(gè)Sn，找出距離Cd(0，0，0)最近的Sn____________________(用分?jǐn)?shù)坐標(biāo)表示)。CdSnAs2晶體中與單個(gè)Sn鍵合的As有________個(gè)。

　　坐標(biāo) 原子　　 x y z
Cd 0 0 0
Sn 0 0 0.5
As 0.25 0.25 0.125
4
、
4
解析：(3)由四方晶系CdSnAs2晶胞及原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)可知，有4個(gè)Sn位于棱上，6個(gè)Sn位于面上，則屬于一個(gè)晶胞的Sn的個(gè)數(shù)為4×＋6×＝4。與Cd(0，0，0)最近的Sn原子為如圖
所示的a、b兩個(gè)Sn原子，a位置的Sn的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為，b位置的Sn的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為。CdSnAs2晶體中Sn除與該晶胞中的2個(gè)As鍵合外，還與相鄰晶胞中的2個(gè)As鍵合，故晶體中單個(gè)Sn與4個(gè)As鍵合。
練5 (1)(CH3NH3)PbI3晶體屬于鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)(如圖所示)，Pb2＋周圍距離最近且相等的I－數(shù)目有________個(gè)。若將A離子作為晶胞的體心另取晶胞Y，則I處于晶胞Y中的______，晶胞中A、B之間的距離為a pm，(CH3NH3)PbI3式量為M，該物質(zhì)的密度ρ＝______________________ g·cm－3(列出計(jì)算式，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。
6
棱心
×1030
解析：(1)由圖中可以看出，Pb2＋周圍距離最近且相等的I－都位于6個(gè)面的面心，所以數(shù)目有6個(gè)。若將A離子作為晶胞的體心另取晶胞Y，則I處于晶胞Y中的棱心，晶胞中A、B之間的距離為面對(duì)角線的一半，則立方體的邊長(zhǎng)為a pm，(CH3NH3)PbI3式量為M，該物質(zhì)的密度ρ＝ g·cm－3＝×1030 g·cm－3。
(2)一定條件下，CO2分子可形成干冰晶體，干冰的晶胞模型如圖所示。在干冰中，與一個(gè)CO2分子緊鄰的分子共有________個(gè)。若阿伏加德羅常數(shù)為NA，干冰的密度為ρ g·cm－3，則晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)度是________cm。
12
解析：(2)由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中位于頂點(diǎn)的二氧化碳分子與位于面心的二氧化碳分子緊鄰，則與一個(gè)二氧化碳分子緊鄰的分子共有12個(gè)，晶胞中位于頂點(diǎn)和面心的二氧化碳的個(gè)數(shù)為8×＋6×＝4，設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為a cm，由晶胞的質(zhì)量公式可得：＝a3ρ，解得a＝，則晶胞的體對(duì)角線為 cm。
(3)①圖3為銅的某種氯化物晶胞示意圖，該物質(zhì)的化學(xué)式是________。原子坐標(biāo)參數(shù)可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置，圖中各原子坐標(biāo)參數(shù)分別為A(0，0，0)；B(0，1，1)；C(1，1，0)；則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為_(kāi)_____________。
②圖3晶胞中C、D兩原子核間距為298 pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體密度為_(kāi)_________________ g·cm－3(列出計(jì)算式即可)。
CuCl
解析：(3)①利用均攤法可知，晶胞中有4個(gè)Cu原子，Cl原子個(gè)數(shù)為8×＋6×＝4，二者個(gè)數(shù)比為1∶1，故該物質(zhì)的化學(xué)式為CuCl；已知A、B、C的原子坐標(biāo)參數(shù)分別為(0，0，0)，(0，1，1)，(1，1，0)，C和D的連線處于晶胞的體對(duì)角線上，且C、D間的距離等于體對(duì)角線長(zhǎng)度的，所以D原子的坐標(biāo)參數(shù)為。②圖3晶胞中C、D兩原子核間距為298 pm，則晶胞體對(duì)角線的長(zhǎng)度為4×298 pm；根據(jù)勾股定理知，晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)度等于晶胞棱長(zhǎng)的倍，晶胞的質(zhì)量m＝ g，則晶體的密度ρ＝＝＝ g·cm－3。
模考精練·抓落實(shí)
1.[選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]
將酞菁—鈷鈦菁—三氯化鋁復(fù)合嵌接在碳納米管上，制得一種高效催化還原二氧化碳的催化劑。回答下列問(wèn)題：
(1)圖1所示的幾種碳單質(zhì)，它們互為_(kāi)_________，其中屬于共價(jià)晶體的是________，C60間的作用力是________。
同素異形體
金剛石
范德華力
解析：(1)同一元素形成的不同單質(zhì)之間互為同素異形體。圖1所示的幾種碳單質(zhì)，它們的組成元素均為碳元素，因此，它們互為同素異形體；其中金剛石屬于共價(jià)晶體，石墨屬于混合型晶體，C60屬于分子晶體，碳納米管不屬于共價(jià)晶體；C60間的作用力是范德華力。
(2)酞菁和鈷酞菁的分子結(jié)構(gòu)如圖2所示。
酞菁分子中所有原子共平面，其中p軌道能提供一對(duì)電子的N原子是________(填圖2酞菁中N原子的標(biāo)號(hào))。鈷酞菁分子中，鈷離子的化合價(jià)為_(kāi)_______，氮原子提供孤對(duì)電子與鈷離子形成________鍵。
③
＋2
配位
解析：(2)已知酞菁分子中所有原子共平面，則其分子中所有的C原子和所有的N原子均為sp2雜化，且分子中存在大π鍵，其中標(biāo)號(hào)為①和②的N原子均有一對(duì)電子占據(jù)了一個(gè)sp2雜化軌道，其p軌道只能提供1個(gè)電子參與形成大π鍵，標(biāo)號(hào)為③的N原子的 p軌道能提供一對(duì)電子參與形成大π鍵，因此標(biāo)號(hào)為③的N原子形成的N—H鍵易斷裂從而電離出H＋；鈷酞菁分子中，失去了2個(gè)H＋的酞菁離子與鈷離子通過(guò)配位鍵結(jié)合成分子，因此，鈷離子的化合價(jià)為＋2，氮原子提供孤對(duì)電子與鈷離子形成配位鍵。
(3)氣態(tài)AlCl3通常以二聚體Al2Cl6的形式存在，其空間結(jié)構(gòu)如圖3a所示，二聚體中Al的軌道雜化類型為_(kāi)_______。AlF3的熔點(diǎn)為1 090 ℃，遠(yuǎn)高于AlCl3的192 ℃，由此可以判斷鋁氟之間的化學(xué)鍵為_(kāi)_______鍵。AlF3結(jié)構(gòu)屬立方晶系，晶胞如圖3b所示，F(xiàn)－的配位數(shù)為_(kāi)_______。若晶胞參數(shù)為a pm，晶體密度ρ＝________ g·cm－3(列出計(jì)算式，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。
sp3
離子
2
解析：(3)由Al2Cl6的空間結(jié)構(gòu)結(jié)合相關(guān)元素的原子結(jié)構(gòu)可知，Al原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4，其與其周圍的4個(gè)氯原子形成四面體結(jié)構(gòu)，因此，二聚體中Al的軌道雜化類型為sp3。AlF3的熔點(diǎn)為1 090 ℃，遠(yuǎn)高于AlCl3的192 ℃，由于F的電負(fù)性最大，其吸引電子的能力最強(qiáng)，因此，可以判斷鋁氟之間的化學(xué)鍵為離子鍵。由AlF3的晶胞結(jié)構(gòu)可知，其中含大球的個(gè)數(shù)為12×＝3，小球的個(gè)數(shù)為8×＝1，則大球?yàn)镕－，距F－最近且等距的Al3＋有2個(gè)，則F－的配位數(shù)為2。若晶胞參數(shù)為a pm，則晶胞的體積為(a pm)3＝，晶胞的質(zhì)量為，則其晶體密度ρ＝ g·cm－3。
2．硅材料在生活中占有重要地位。請(qǐng)回答：
(1)Si(NH2)4分子的空間結(jié)構(gòu)(以Si為中心)名稱為_(kāi)_______，分子中氮原子的雜化軌道類型是________。Si(NH2)4受熱分解生成Si3N4和NH3，其受熱不穩(wěn)定的原因
(2)由硅原子形成的三種微粒，電子排布式分別為：①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、，有關(guān)這些微粒的敘述，正確的是________。
A．微粒半徑：③>①>②
B．電子排布屬于基態(tài)原子(或離子)的是：①②
C．電離一個(gè)電子所需最低能量：①>②>③
D．得電子能力：①>②
四面體
sp3
Si周圍的NH2基團(tuán)體積較大，受熱時(shí)斥力較強(qiáng)[Si(NH2)4中Si—N鍵能相對(duì)較小]；產(chǎn)物中氣態(tài)分子數(shù)顯著增多(熵增)
AB
(3)Si與P形成的某化合物晶體的晶胞如圖。該晶體類型是________，該化合物的化學(xué)式為_(kāi)_______。
共價(jià)晶體
SiP2
解析：(1)Si(NH2)4分子中Si形成4個(gè)σ鍵，無(wú)孤電子對(duì)，故Si(NH2)4空間結(jié)構(gòu)為四面體。分子中氮原子形成3個(gè)σ鍵，還有一個(gè)孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)為4，雜化軌道類型為sp3。(2)①為基態(tài)Si原子，②為基態(tài)Si＋，③為激發(fā)態(tài)Si原子。③有4個(gè)電子層，半徑最大，①、②具有相同的電子層數(shù)和核電荷數(shù)，核外電子數(shù)越多，粒子半徑越大，故微粒半徑：③>①>②，A項(xiàng)正確；由上述分析可知，B項(xiàng)正確；①、②電離出一個(gè)電子所需能量分別為基態(tài)Si的第一電離能、第二電離能，③為激發(fā)態(tài)Si原子，能量高，電離出一個(gè)電子所需能量比①小，故電離一個(gè)電子所需最低能量：③<①<②，C項(xiàng)錯(cuò)誤；微粒半徑①>②，則原子核對(duì)最外層電子的吸引力①<②，得電子能力①<②，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(3)該晶體為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，晶體類型為共價(jià)晶體，Si位于晶胞的頂點(diǎn)和面心，個(gè)數(shù)為8×＋6×＝4，P位于晶胞的體內(nèi)，個(gè)數(shù)為8，Si、P個(gè)數(shù)比為4∶8＝1∶2，則該化合物的化學(xué)式為SiP2。
3．鉻是人體內(nèi)微量元素之一，是重要的血糖調(diào)節(jié)劑。
(1)鉻在元素周期表中的位置為_(kāi)___________，其基態(tài)原子核外電子占據(jù)的原子軌道數(shù)為_(kāi)_______。
(2)已知Cr3＋半徑小，正電場(chǎng)較強(qiáng)，容易與H2O、NH3、Cl－等分子或離子形成多種配合物，[Cr(H2O)2(NH3)4]Cl3·2H2O是其中的一種。
①該配合物中提供孤對(duì)電子形成配位鍵的原子是________。
②中心原子雜化方式為_(kāi)_______(填標(biāo)號(hào))。
a．sp2 b．sp3
c．sp3d d．d2sp3
③該物質(zhì)中，氮?dú)滏I的鍵角比獨(dú)立存在的氣態(tài)氨氣分子中鍵角略大，其原因是_____________________________________________。
第四周期ⅥB族
15
O、N
d
獨(dú)立存在的氨氣分子氮原子含有一對(duì)孤電子對(duì)，而該物質(zhì)中的N原子的孤電子對(duì)提供出來(lái)與Cr3＋形成了成鍵電子對(duì)
(3)鈦鉻合金是一種高溫結(jié)構(gòu)材料，第二電離能I2(Ti)________(填“>”或“<”)I2(Cr)，原因是__________________________________________。
(4)鉻的一種氮化物晶體立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。A點(diǎn)分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0，0，0)，則B點(diǎn)分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為_(kāi)_______。已知r(N3－)＝a nm，r(Cr3＋)＝b nm，則AB間距離為_(kāi)_______nm。
<
鈦第二電離能失去的是4s1電子，鉻第二電離能失去的是3d5電子
3(a＋b)
解析：(1)鉻的原子序數(shù)為24，在元素周期表中的位置為第四周期ⅥB族；其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，s能級(jí)1個(gè)軌道，p能級(jí)3個(gè)軌道，d能級(jí)5個(gè)軌道，結(jié)合洪特規(guī)則，其占據(jù)的原子軌道數(shù)為1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＝15。(2)①該配合物中[Cr(H2O)2(NH3)4]Cl3·2H2O，Cr3＋是中心原子，內(nèi)界中H2O和NH3是配位體，O原子和N原子提供孤對(duì)電子與Cr3＋形成配位鍵；②根據(jù)雜化軌道理論，Cr原子最外層的4s、4p軌道與內(nèi)層3d軌道中的2個(gè)發(fā)生雜化，形成6個(gè)d2sp3雜化空軌道接受O和N提供的孤電子對(duì)形成6個(gè)配位鍵，故中心原子雜化方式為d2sp3；③獨(dú)立存在的氨氣分子中氮原子含有一對(duì)孤電子對(duì)，而該物質(zhì)中的N原子的孤電子對(duì)提供出來(lái)與Cr3＋形成了成鍵電子對(duì)，孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的排斥力大于成鍵電子對(duì)之間的排斥力，故氮?dú)滏I的鍵角比獨(dú)立存在的氣態(tài)氨氣分子中鍵角略大。(3)鈦的核外電子排布式是，第二電離能失去的是4s1電子，鉻第二電離能失去的是3d5電子，3d5處于半充滿狀態(tài)，較為穩(wěn)定，需要較大能量才能失去，故第二電離能I2(Ti) 4．明礬[KAl(SO4)2·12H2O]是一種凈水劑，也可以作為中藥，有抗菌、收斂、固脫、利膽的作用。硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2]常用作分析試劑，測(cè)定鹵素時(shí)作指示劑。KIO3是一種重要的無(wú)機(jī)化合物，可作食鹽中的補(bǔ)碘劑。
(1)基態(tài)硫原子的核外電子排布式為_(kāi)_____________，F(xiàn)e3＋有________個(gè)未成對(duì)電子。
(2)氧元素比氮元素非金屬性強(qiáng)但氧元素的第一電離能小于氮元素，原因是________________________________________。
中________(填“有”或“無(wú)”)配位鍵的空間構(gòu)型是________。
1s22s22p63s23p4
5
氮原子的2p軌道處于較穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)
有
正四面體
(4)氮的同周期元素硼能形成BF3，其分子中的硼原子雜化方式為_(kāi)_______，它是________(填“極性”或“非極性”)分子。前四周期的氧族元素中的兩種元素的氫化物分別為H2X、H2Y，其沸點(diǎn)的高低為H2X＜H2Y，穩(wěn)定性強(qiáng)弱為H2X＞H2Y，則Y是________(寫元素符號(hào))。
(5)KIO3晶體是一種性能良好的光學(xué)材料，晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，邊長(zhǎng)為a nm，晶胞中K、I、O分別處于頂角、體心、面心位置。與K緊鄰的O的個(gè)數(shù)為_(kāi)_______。已知阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則KIO3的密度為_(kāi)_____________(列式表示)g·cm－3。
sp2
非極性
Se
12
解析：(1)硫?yàn)?6號(hào)元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4；Fe3+的價(jià)電子排布式為3d5，有5個(gè)未成對(duì)電子；
(2)氮原子的2p軌道處于較穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)，失去電子所需的能量更多；
中有一個(gè)N原子提供孤電子對(duì)、H＋提供空軌道形成的配位鍵；中心S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4＋＝4，不含孤電子對(duì)，所以為正四面體形；
(4)BF3中心B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3＋＝3，所以為sp2雜化；中心原子不含孤電子對(duì)，所以空間構(gòu)型為平面正三角形，正負(fù)電荷中心重合，為非極性分子；前四周期的氧族元素分別為O、S、Se，氫化物的沸點(diǎn)：H2O>H2Se>H2S，穩(wěn)定性：H2O>H2S>H2Se，所以符合題意的X為S、Y為Se；
(5)據(jù)圖可知與K緊鄰的O位于K所在平面的面心，K位于頂點(diǎn)，被12個(gè)面共用，所以與K緊鄰的O的個(gè)數(shù)為12；據(jù)圖可知晶胞中含有一個(gè)O原子，結(jié)合化學(xué)式可知一個(gè)晶胞中含有一個(gè)KIO3單元，則晶胞的質(zhì)量為 g，晶胞邊長(zhǎng)為a nm＝a×10－7cm，則晶胞體積為(a×10－7)3cm3，所以密度為 g·cm－3。
5．北京冬奧會(huì)使用的是碲化鎘(CdTe)太陽(yáng)能電池，可以直接把光能轉(zhuǎn)化成電能，且能量轉(zhuǎn)化效率較高。回答下列問(wèn)題：
(1)碲的原子序數(shù)為52，基態(tài)碲原子的核外電子排布式為[Kr]________。
(2)已知鎘和鋅同族，位于元素周期表第五周期；銀的價(jià)層電子排布式為4d105s1。則第二電離能I2(Cd)解析：(2)鎘和鋅同族，其基態(tài)原子的核外電子排布式為[Kr] 4d105s2，第二電離能銀失去是全充滿的4d10電子，鎘失去是5s1電子，故I2(Cd)4d105s25p4
銀失去是全充滿的4d10電子，鎘失去是5s1電子
(3)碲酸(H6TeO6)是白色固體，經(jīng)X射線研究證明在碲酸分子內(nèi)的6個(gè)羥基排列在碲原子的周圍成八面體結(jié)構(gòu)，碲酸中碲原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_(kāi)_______。
(4)與碲同主族元素(不包含碲和放射性元素)的簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開(kāi)_________________(用化學(xué)式表示)。
(5)Cd(OH)2不能和堿反應(yīng)，但可溶于氨水生成配位數(shù)為4的配合物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________；NH3分子中的鍵角________(填“大于”“小于”或“等于”)NF3分子中的鍵角。
6
H2O>H2Se>H2S
Cd(OH)2＋4NH3===[Cd(NH3)4](OH)2
大于
解析：(3)根據(jù)題中信息，碲酸分子內(nèi)的6個(gè)羥基排列在碲原子的周圍成八面體結(jié)構(gòu)，則碲酸中碲原子與6個(gè)羥基中的O原子形成Te－O共價(jià)鍵，故其價(jià)層電子對(duì)數(shù)為6。
(4)與碲同主族元素(不包含碲和放射性元素)的簡(jiǎn)單氫化物有H2O、H2Se、H2S，其中H2O分子間有氫鍵而沸點(diǎn)最高，H2Se的相對(duì)分子質(zhì)量大于H2S而沸點(diǎn)也較高，故沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镠2O>H2Se>H2S。
(5)Cd(OH)2不能和堿反應(yīng)，但可溶于氨水生成配位數(shù)為4的配合物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cd(OH)2＋4NH3===[Cd(NH3)4](OH)2；NH3與NF3具有相同的空間構(gòu)型，都是三角錐型，而N－H鍵較短，成鍵電子對(duì)間的斥力較大，故NH3分子中的鍵角大于NF3分子中的鍵角。
(6)立方晶系CdTe的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示。
①以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。在該晶胞中建立如圖2所示的坐標(biāo)系，則距離Cd(0，0，0)原子最近的Te原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為_(kāi)_______。
()　
圖3
②該晶胞沿其體對(duì)角線方向上的投影如圖3所示，則Te原子和Cd原子重合的位置為_(kāi)___________________(填序號(hào))。
③若晶胞參數(shù)為a pm，則圖3中d＝________(用含a的代數(shù)式表示)。
⑧⑩ 或⑦⑨
a
解析：(6)①由立方晶系CdTe的晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，Cd位于立方晶胞的頂點(diǎn)和面心位置，Te位于頂點(diǎn)Cd及該頂點(diǎn)所在三個(gè)面的面心Cd所構(gòu)成的正四面體體心，根據(jù)題意，在該晶胞中建立如圖2所示的坐標(biāo)系，則距離Cd(0，0，0)原子最近的Te原子投影在面對(duì)角線的處，故其分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為；
②該晶胞沿其體對(duì)角線方向上的投影如圖3所示，根據(jù)立方晶系CdTe的晶胞結(jié)構(gòu)圖示，則 位置是體對(duì)角線兩端點(diǎn)Cd原子，①②③④⑤⑥分別是立方晶胞的另外六個(gè)頂點(diǎn)，⑦⑧⑨⑩ 是六個(gè)面心上的Cd原子，四個(gè)Te原子中的一個(gè)在該體對(duì)角線上與 重合，另外三個(gè)分別間隔一位與⑧⑨⑩ 是六個(gè)面心上的Cd原子重合，故和Cd原子重合的位置為⑧⑩ 或⑦⑨ ；③根據(jù)上小題②的分析，d是兩面對(duì)角線頂點(diǎn)在體對(duì)角線的切面上的投影距離，晶胞參數(shù)為a pm，面對(duì)角線長(zhǎng)度為a，體對(duì)角線長(zhǎng)度為a，則d的長(zhǎng)度為體對(duì)角線的一半，則為a。(共134張PPT)
專題十五　有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)
真題研練·析考情
核心突破·提能力
模考精練·抓落實(shí)
真題研練·析考情
真 題 研 練
1.[2023·新課標(biāo)卷]莫西賽利(化合物K)是一種治療腦血管疾病的藥物，可改善腦梗塞或腦出血后遺癥等癥狀。以下為其合成路線之一。
回答下列問(wèn)題：
(1)A的化學(xué)名稱是_____________________。
(2)C中碳原子的軌道雜化類型有________種。
(3)D中官能團(tuán)的名稱為_(kāi)_______、________。
(4)E與F反應(yīng)生成G的反應(yīng)類型為_(kāi)_______。
(5)F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)__________。
(6)I轉(zhuǎn)變?yōu)镴的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________ 。
3-甲基苯酚(或間甲基苯酚)
2
氨基
羥基
取代反應(yīng)
解析：根據(jù)流程，A與2-溴丙烷發(fā)生取代反應(yīng)生成B，B與NaNO2發(fā)生反應(yīng)生成C，C與NH4HS反應(yīng)生成D，D與乙酸酐[(CH3CO)2O]反應(yīng)
生成E，結(jié)合E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和D的分子式可知，D為 ；E
與F反應(yīng)生成G，結(jié)合E和G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和F的分子式可知，F(xiàn)為
；G發(fā)生兩步反應(yīng)生成H，H再與NaNO2/HCl反應(yīng)生成I，結(jié)合I的結(jié)構(gòu)
和H的分子式可知，H為 ；
Ⅰ與水反應(yīng)生成J，J與乙酸酐[(CH3CO)2O]反應(yīng)生成K，結(jié)合K的結(jié)構(gòu)
簡(jiǎn)式和J的分子式可知，J為 ；據(jù)此分析解題。
(1)根據(jù)有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)，有機(jī)物A的化學(xué)名稱為3 -甲基苯酚(或間甲基苯酚)。
(2)有機(jī)物C中含有苯環(huán)，苯環(huán)上的C原子的雜化類型為sp2雜化，還含有甲基和異丙基，甲基和異丙基上的C原子的雜化類型為sp3雜化。
(3)根據(jù)分析，有機(jī)物D的結(jié)構(gòu)為 ，其官能團(tuán)為氨基和羥基。
(4)有機(jī)物E與有機(jī)物F發(fā)生反應(yīng)生成有機(jī)物G，有機(jī)物E中的羥基與有機(jī)物F中的Cl發(fā)生取代反應(yīng)生成有機(jī)物G，故反應(yīng)類型為取代反應(yīng)。
(5)根據(jù)分析，有機(jī)物F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
(6)有機(jī)物I與水反應(yīng)生成有機(jī)物J，該反應(yīng)的方程式為
(7)在B的同分異構(gòu)體中，同時(shí)滿足下列條件的共有________種(不考慮立體異構(gòu))；
①含有手性碳；②含有三個(gè)甲基；③含有苯環(huán)。
其中，核磁共振氫譜顯示為6組峰，且峰面積比為3∶3∶3∶2∶2∶1的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______。
9
(7)連有4個(gè)不同原子或原子團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子。在B的同分異構(gòu)體中，含有手性碳、含有3個(gè)甲基、含有苯環(huán)的同分異構(gòu)體有9種，分別為：
其中，核磁共振氫譜顯示為6組峰，且峰面積比為3∶3∶3∶2∶2∶1
的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
2．[2023·山東卷]根據(jù)殺蟲(chóng)劑氟鈴脲(G)的兩條合成路線回答下列問(wèn)題。
(1)A的化學(xué)名稱為_(kāi)____________ (用系統(tǒng)命名法命名)；
B→C的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________；
D中含氧官能團(tuán)的名稱為_(kāi)_______；
E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______________。
2，6-二氯甲苯
酰胺基
解析：結(jié)合已知信息Ⅰ，根據(jù)G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和E、F的分子式進(jìn)行逆
推，可知E為 ，F(xiàn)為 結(jié)合A的分
子式、E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，推出A為 ，根據(jù)B的分子式知，B為
，根據(jù)B→C的轉(zhuǎn)化條件及E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式知C應(yīng)為 ，
結(jié)合已知信息Ⅱ可推出D為 ，
路線一的完整路線如下：
根據(jù)已知信息I及G和D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可以推出J為 ，結(jié)
合H的分子式和F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可推出H為
路線二的完整路線如下：
(1)A為 化學(xué)名稱為2，6-二氯甲苯。由D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可
知，D中的含氧官能團(tuán)為酰胺基。
(2)H中有________種化學(xué)環(huán)境的氫，①～④中屬于加成反應(yīng)的是________(填序號(hào))；J中碳原子的軌道雜化方式有________種。
2
②④
2
解析：H為 ，含有2種化學(xué)環(huán)境的氫，由完整的路線二知，②、
④為加成反應(yīng)。J為 ，碳原子的雜化方式有sp2、sp3兩種。
3．[2023·湖南卷]含有吡喃萘醌骨架的化合物常具有抗菌、抗病毒等生物活性。一種合成該類化合物的路線如下(部分反應(yīng)條件已簡(jiǎn)化)：
回答下列問(wèn)題：
(1)B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)______________；
(2)從F轉(zhuǎn)化為G的過(guò)程中所涉及的反應(yīng)類型是_________、_________；
(3)物質(zhì)G所含官能團(tuán)的名稱為_(kāi)________、_________；
(4)依據(jù)上述流程提供的信息，
下列反應(yīng)產(chǎn)物J的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)__________；
消去反應(yīng)
加成反應(yīng)
醚鍵
碳碳雙鍵
(5)下列物質(zhì)的酸性由大到小的順序是________(寫標(biāo)號(hào))；
(6) (呋喃)是一種重要的化工原料，其能夠發(fā)生銀鏡反應(yīng)的同分異構(gòu)體中，除H2C===C===CH—CHO外，還有________種；
③>①>②
4
(7)甲苯與溴在FeBr3催化下發(fā)生反應(yīng)，會(huì)同時(shí)生成對(duì)溴甲苯和鄰溴甲苯。依據(jù)由C到D的反應(yīng)信息，設(shè)計(jì)以甲苯為原料選擇性合成鄰溴甲苯的路線(無(wú)機(jī)試劑任選)。
4．[2022·全國(guó)乙卷]左旋米那普倫是治療成人重度抑郁癥的藥物之一，以下是其鹽酸鹽(化合物K)的一種合成路線(部分反應(yīng)條件已簡(jiǎn)化，忽略立體化學(xué))：
已知：化合物F不能與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳。
回答下列問(wèn)題：
(1)A的化學(xué)名稱是_________。
(2)C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)______________。
(3)寫出由E生成F反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________。
(4)E中含氧官能團(tuán)的名稱為_(kāi)__________。
3-氯丙烯
羧基、羥基
解析：(1)從碳碳雙鍵端點(diǎn)C原子開(kāi)始編號(hào)，氯原子位于3號(hào)碳原子上，
故命名為3-氯丙烯。(2)結(jié)合C的分子式，對(duì)照 和
可得C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。(3)因F不能和飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，則E中—COOH與—OH之間發(fā)生酯化反應(yīng)生成F。(4)E中含有羧基(—COOH)和羥基(—OH)兩種含氧官能團(tuán)。
(5)由G生成H的反應(yīng)類型為_(kāi)________。
(6)I是一種有機(jī)物形成的鹽，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______________。
取代反應(yīng)
解析：(5)G→H為 即—Cl取代G中—OH。
(6)對(duì)比H和J的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，可知鹽I中的陰離子為 ，再結(jié)合I的分子式可推知I的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。
(7)在E的同分異構(gòu)體中，同時(shí)滿足下列條件的總數(shù)為_(kāi)_______種。
a)含有一個(gè)苯環(huán)和三個(gè)甲基；
b)與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳；
c)能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，不能發(fā)生水解反應(yīng)。
上述同分異構(gòu)體經(jīng)銀鏡反應(yīng)后酸化，所得產(chǎn)物中，核磁共振氫譜顯示有四組氫(氫原子數(shù)量比為6∶3∶2∶1)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_________________。
10
解析：滿足條件的E的同分異構(gòu)體中含有1個(gè)苯環(huán)、3個(gè)甲基、1個(gè)羧基、1個(gè)醛基，將—COOH和—CHO排在苯環(huán)的鄰、間、對(duì)位置，再插入3個(gè)甲基(—CH3)可得：
共有10種。上述同分異構(gòu)體經(jīng)銀鏡
反應(yīng)后酸化，—CHO轉(zhuǎn)化為—COOH，所得產(chǎn)物中核磁共振氫譜有四組氫，即含有四種等效氫，氫原子數(shù)量比為6∶3∶2∶1，即2個(gè)—CH3處于對(duì)稱位置，2個(gè)—COOH處于對(duì)稱位置。
5．[2022·廣東卷]基于生物質(zhì)資源開(kāi)發(fā)常見(jiàn)的化工原料，是綠色化學(xué)的重要研究方向。以化合物Ⅰ為原料，可合成丙烯酸Ⅴ、丙醇Ⅶ等化工產(chǎn)品，進(jìn)而可制備聚丙烯酸丙酯類高分子材料。
(1)化合物Ⅰ的分子式為_(kāi)_______，其環(huán)上的取代基是________(寫名稱)。
(2)已知化合物Ⅱ也能以Ⅱ′的形式存在。根據(jù)Ⅱ′的結(jié)構(gòu)特征，分析預(yù)測(cè)其可能的化學(xué)性質(zhì)，參考①的示例，完成下表。
序號(hào) 結(jié)構(gòu)特征 可反應(yīng)的試劑 反應(yīng)形成的新結(jié)構(gòu) 反應(yīng)類型
① CHCH H2 CH2CH2 加成反應(yīng)
② 氧化反應(yīng)
③
C5H4O2
醛基
—CHO
O2
—COOH
—COOH
CH3OH
—COOCH3
酯化反應(yīng)(取代反應(yīng))
解析：(1)根據(jù)化合物Ⅰ的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，其分子式為C5H4O2；其環(huán)上的取代基為醛基；
(2)②化合物Ⅱ′中含有的—CHO可以被氧化為—COOH；
③化合物Ⅱ′中含有—COOH，可與含有羥基的物質(zhì)(如甲醇)發(fā)生酯化反應(yīng)生成酯；
(3)化合物Ⅳ能溶于水，其原因是_____________________________。
(4)化合物Ⅳ到化合物Ⅴ的反應(yīng)是原子利用率100%的反應(yīng)，且1 mol Ⅳ與1 mol化合物a反應(yīng)得到2 mol Ⅴ，則化合物a為_(kāi)_______。
(5)化合物Ⅵ有多種同分異構(gòu)體，其中含 結(jié)構(gòu)的有________種，
核磁共振氫譜圖上只有一組峰的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)___________。
Ⅳ中羥基能與水分子形成分子間氫鍵
乙烯
2
解析：(3)化合物Ⅳ中含有羥基，能與水分子形成分子間氫鍵，使其能溶于水；
(4)化合物Ⅳ到化合物Ⅴ的反應(yīng)是原子利用率100%的反應(yīng)，且1 mol Ⅳ與1 mol a反應(yīng)得到2 mol V，則a的分子式為C2H4，為乙烯；
(5)化合物Ⅵ的分子式為C3H6O，其同分異構(gòu)體中含有 ，則符
合條件的同分異構(gòu)體有 和 ，共2種，其中核
磁共振氫譜中只有一組峰的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
(6)選用含二個(gè)羧基的化合物作為唯一的含氧有機(jī)原料，參考上述信息，制備高分子化合物Ⅷ的單體。
寫出Ⅷ的單體的合成路線________________(不用注明反應(yīng)條件)。
考情分析
題型 考點(diǎn) 預(yù)測(cè)
有機(jī)化學(xué)綜合題 有機(jī)物的簡(jiǎn)單命名 有機(jī)化學(xué)綜合題仍會(huì)以某種有機(jī)物的合成路線為載體，考查有機(jī)物名稱、官能團(tuán)名稱、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、反應(yīng)類型、化學(xué)方程式、限制條件同分異構(gòu)體、合成路線設(shè)計(jì)等，要適當(dāng)關(guān)注多官能團(tuán)有機(jī)化合物命名、有機(jī)反應(yīng)的定量分析、有機(jī)合成路線中官能團(tuán)的保護(hù)以及酰胺等含N有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。
官能團(tuán)的名稱或結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、分子式的書(shū)寫 有機(jī)物的性質(zhì)判斷與檢驗(yàn) 有機(jī)反應(yīng)類型的判斷 有機(jī)反應(yīng)方程式的書(shū)寫 限定條件的同分異構(gòu)體數(shù)目確定及書(shū)寫 設(shè)計(jì)合成路線 核心突破·提能力
考點(diǎn)1　有機(jī)綜合推斷
核 心 梳 理
1.有機(jī)推斷的常見(jiàn)突破口
(1)由反應(yīng)條件推斷有機(jī)反應(yīng)類型
反應(yīng)條件 思考方向
氯氣、光照 烷烴取代、苯的同系物側(cè)鏈上的取代
液溴、催化劑 苯及其同系物發(fā)生苯環(huán)上的取代
濃溴水 碳碳雙鍵和三鍵加成、酚取代、醛氧化
氫氣、催化劑、加熱 苯、醛、酮加成
氧氣、催化劑、加熱 某些醇氧化、醛氧化
銀氨溶液或新制的氫氧化銅懸濁液、加熱 醛、甲酸、甲酸酯、葡萄糖等氧化
NaOH水溶液、加熱
R—X水解、酯 水解等
NaOH醇溶液、加熱 R—X消去
濃硫酸、加熱 R—OH消去、醇酯化
濃硝酸、濃硫酸，加熱 苯環(huán)上的取代
稀硫酸、加熱 酯水解、二糖和多糖等水解
(2)根據(jù)有機(jī)反應(yīng)的特殊現(xiàn)象推斷有機(jī)物的官能團(tuán)
①使溴水褪色，則表示該物質(zhì)中可能含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵、酚羥基或醛基。
②使酸性KMnO4溶液褪色，則該物質(zhì)中可能含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵、醛基、醇、酚或苯的同系物(側(cè)鏈烴基中與苯環(huán)直接相連的碳原子上必須含有氫原子)。
③遇FeCl3溶液顯色或加入濃溴水出現(xiàn)白色沉淀，表示該物質(zhì)分子中含有酚羥基。
④加入新制Cu(OH)2并加熱，有磚紅色沉淀生成(或加入銀氨溶液并水浴加熱有銀鏡出現(xiàn))，表示該物質(zhì)中含有—CHO。
⑤加入金屬鈉，有H2產(chǎn)生，表示該物質(zhì)分子中可能有—OH 或—COOH。
⑥加入NaHCO3溶液有氣體放出，表示該物質(zhì)分子中含有—COOH。
(3)以特征產(chǎn)物為突破口來(lái)推斷碳骨架結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的位置
①醇的氧化產(chǎn)物與結(jié)構(gòu)的關(guān)系
②由消去反應(yīng)的產(chǎn)物可確定“—OH”或“—X”的位置。
③由取代產(chǎn)物的種類或氫原子環(huán)境可確定碳骨架結(jié)構(gòu)。有機(jī)物取代產(chǎn)物越少或相同環(huán)境的氫原子數(shù)越多，說(shuō)明該有機(jī)物結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性越高，因此可由取代產(chǎn)物的種類或氫原子環(huán)境聯(lián)想到該有機(jī)物碳骨架結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性而快速進(jìn)行解題。
④由加氫后的碳骨架結(jié)構(gòu)可確定碳碳雙鍵或碳碳三鍵的位置。
⑤由有機(jī)物發(fā)生酯化反應(yīng)能生成環(huán)酯或高聚酯，可確定該有機(jī)物是含羥基的羧酸；根據(jù)酯的結(jié)構(gòu)，可確定—OH與—COOH的相對(duì)位置。
2．多官能團(tuán)有機(jī)物的命名
(1)含苯環(huán)的有機(jī)物命名
①苯環(huán)作母體的有苯的同系物、鹵代苯、硝基取代物等。如：
鄰二甲苯或1，2－二甲苯； 間二氯苯或1，3－二氯苯。
②苯環(huán)作取代基，當(dāng)有機(jī)物除含苯環(huán)外，還含有其他官能團(tuán)，苯環(huán)作取代基。
如： 苯乙烯；
對(duì) 苯二甲酸或1，4－苯二甲酸。
(2)多官能團(tuán)物質(zhì)的命名
命名含有多個(gè)不同官能團(tuán)化合物的關(guān)鍵在于要選擇優(yōu)先的官能團(tuán)作為母體。官能團(tuán)的優(yōu)先順序?yàn)?以“>”表示優(yōu)先)：羧基>酯基>醛基>羰基>羥基>氨基>碳碳三鍵>碳碳雙鍵>(苯環(huán))>鹵素原子>硝基，如：
對(duì)硝基氯苯。
典 題 精 研
考向 有機(jī)綜合推斷
例1 [2023·全國(guó)甲卷][選修5：有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)]
阿佐塞米(化合物L(fēng))是一種可用于治療心臟、肝臟和腎臟病引起的水腫的藥物。L的一種合成路線如下(部分試劑和條件略去)。
已知：R—COOHR—COClR—CONH2
回答下列問(wèn)題：
(1)A的化學(xué)名稱是　　　　　　　　　　　。
(2)由A生成B的化學(xué)方程式為　　　　　　 　　　　　　　　。
(3)反應(yīng)條件D應(yīng)選擇　　　　(填標(biāo)號(hào))。
a．HNO3/H2SO4　　　b．Fe/HCl
c．NaOH/C2H5OH　　d．AgNO3/NH3
(4)F中含氧官能團(tuán)的名稱是　　　　。
(5)H生成I的反應(yīng)類型為　　　　。
鄰硝基甲苯(或2-硝基甲苯)
b
羧基
消去反應(yīng)
(3)根據(jù)分析，有機(jī)物C生成有機(jī)物E的反應(yīng)為還原反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)定義，該反應(yīng)為一個(gè)加氫的反應(yīng)，因此該反應(yīng)的反應(yīng)條件D應(yīng)為b：Fe/HCl。
(4)有機(jī)物F中的含氧官能團(tuán)為—COOH，名稱為羧基。
(5)有機(jī)物H生成有機(jī)物I的反應(yīng)發(fā)生在有機(jī)物H的酰胺處，該處與POCl3發(fā)生消去反應(yīng)脫水得到氰基。
(6)化合物J的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為　　　　。
(7)具有相同官能團(tuán)的B的芳香同分異構(gòu)體還有　　　　種(不考慮立體異構(gòu)，填標(biāo)號(hào))。
a．10　　b．12　　c．14　　d．16
其中，核磁共振氫譜顯示4組峰，且峰面積比為2∶2∶1∶1的同分異
構(gòu)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為　　　　　。
d
解析：(6)根據(jù)分析可知有機(jī)物J的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 。
(7)分子式為C7H6ClNO2的芳香同分異構(gòu)體且含有—Cl、—NO2兩種官能團(tuán)的共有17種，分別為：
，除有機(jī)物B外，其同分異構(gòu)體的個(gè)數(shù)為16個(gè)；在這些同分異構(gòu)體中核磁共振氫譜的峰面積比為2∶2∶1∶1，說(shuō)明其結(jié)構(gòu)中有4種化學(xué)環(huán)境的H原子，該物質(zhì)應(yīng)為
一種對(duì)稱結(jié)構(gòu)，則該物質(zhì)為
練1 [2023·全國(guó)乙卷][選修5：有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)]
奧培米芬(化合物J)是一種雌激素受體調(diào)節(jié)劑，以下是一種合成路線(部分反應(yīng)條件已簡(jiǎn)化)。
已知： 。
回答下列問(wèn)題：
(1)A中含氧官能團(tuán)的名稱是　　　 　。
(2)C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為　　　　　　　。
(3)D的化學(xué)名稱為　　　　。
醚鍵和羥基
苯乙酸
解析：有機(jī)物A與有機(jī)物B發(fā)生反應(yīng)生成有機(jī)物C，有機(jī)物C與有機(jī)物D在多聚磷酸的條件下反應(yīng)生成有機(jī)物E，根據(jù)有機(jī)物E的結(jié)構(gòu)可以
推測(cè)，有機(jī)物C的結(jié)構(gòu)為 進(jìn)而推斷出有機(jī)物D的結(jié)構(gòu)為
；有機(jī)物E與有機(jī)物F反應(yīng)生成有機(jī)物G，有機(jī)物G根據(jù)已知
條件發(fā)生反應(yīng)生成有機(jī)物H，有機(jī)物H的結(jié)構(gòu)為 ，
有機(jī)物H發(fā)生兩步反應(yīng)得到目標(biāo)化合物
J(奧培米芬)；據(jù)此分析解題。
(1)根據(jù)有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可以看出，其含氧官能團(tuán)是醚鍵和羥基。
(2)根據(jù)分析，有機(jī)物C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
(3)根據(jù)分析，有機(jī)物D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ，其化學(xué)名稱為苯乙酸。
(4)F的核磁共振氫譜顯示為兩組峰，峰面積比為1∶1，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
為　　　　。
(5)H的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為　　　　　　　　　　　　　　。
(6)由I生成J的反應(yīng)類型是　　　　。
取代反應(yīng)
解析： (4)有機(jī)物F的核磁共振氫譜顯示為兩組峰，且峰面積比為1∶1，說(shuō)明這4個(gè)H原子被分為兩組，且物質(zhì)應(yīng)該是一種對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，結(jié)合有機(jī)物F的分子式可以得到，有機(jī)物F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
(5)根據(jù)分析，有機(jī)物H的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 。
(6)對(duì)比I、J的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，I中酯基水解得到J，水解反應(yīng)屬于取代反應(yīng)。
(7)在D的同分異構(gòu)體中，同時(shí)滿足下列條件的共有　　　　種；
①能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；②遇FeCl3溶液顯紫色；③含有苯環(huán)。
其中，核磁共振氫譜顯示為五組峰、且峰面積比為2∶2∶2∶1∶1的
同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為　　　　　　　　　。
13
解析：能發(fā)生銀鏡反應(yīng)說(shuō)明該結(jié)構(gòu)中含有醛基，能遇FeCl3溶液顯紫色說(shuō)明該結(jié)構(gòu)中含有酚羥基，則滿足這三個(gè)條件的同分異構(gòu)體有13種。此時(shí)可能的情況有，固定醛基、酚羥基的位置處在鄰位上，變換甲基的位置，這種情況下有4種可能；固定醛基、酚羥基的位置處在間位上，變換甲基的位置，這種情況下有4種可能；固定醛基、酚羥基的位置處在對(duì)位上，變換甲基的位置，這種情況下有2種可能；將醛基與亞甲基相連，變換酚羥基的位置，這種情況下有3種可能，因此滿足以上條件的同分異構(gòu)體有4＋4＋2＋3＝13種。其中，核磁共振氫譜顯示為五組峰，且峰面積比為2∶2∶2∶1∶1，說(shuō)明這種同分異構(gòu)體中不能含有甲基且結(jié)構(gòu)為一種對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此，這種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：
考點(diǎn)2　限制條件下同分異構(gòu)體的書(shū)寫
核 心 梳 理
1.限定條件的同分異構(gòu)體的書(shū)寫方法——碎片組合法
確定碎片 明確書(shū)寫什么物質(zhì)的同分異構(gòu)體，該物質(zhì)的組成情況怎么樣？解讀限制條件，從性質(zhì)聯(lián)想結(jié)構(gòu)，將物質(zhì)分解成一個(gè)個(gè)碎片，碎片可以是官能團(tuán)，也可是烴基(尤其是官能團(tuán)之外的飽和碳原子)
組裝分子 要關(guān)注分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，包括幾何特征和化學(xué)特征。幾何特征是指所組裝的分子是立體結(jié)構(gòu)還是平面結(jié)構(gòu)，有無(wú)對(duì)稱性。化學(xué)特征包括等效氫
2.限定條件與結(jié)構(gòu)的關(guān)系
3．含苯環(huán)同分異構(gòu)體數(shù)目確定技巧
(1)若苯環(huán)上連有2個(gè)取代基，其結(jié)構(gòu)有鄰、間、對(duì)3種。
(2)若苯環(huán)上連有3個(gè)相同的取代基，其結(jié)構(gòu)有3種。
(3)若苯環(huán)上連有—X、—X、—Y 3個(gè)取代基，其結(jié)構(gòu)有6種。
(4)若苯環(huán)上連有—X、—Y、—Z 3個(gè)不同的取代基，其結(jié)構(gòu)有10種。
典 題 精 研
考向 限定條件的同分異構(gòu)體的分析
例2 有多種同分異構(gòu)體，同時(shí)滿足下列條件的
同分異構(gòu)體有　　　　種(不考慮立體異構(gòu))
①苯環(huán)上有2個(gè)取代基
②能夠發(fā)生銀鏡反應(yīng)
③與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)
其中核磁共振氫譜有五組峰，且峰面積之比為6∶2∶2∶1∶1的結(jié)構(gòu)
簡(jiǎn)式為　　　　　 　。
15
解析： 的同分異構(gòu)體滿足：①能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，說(shuō)明
結(jié)構(gòu)中存在醛基，②與FeCl3溶液發(fā)生顯色發(fā)應(yīng)，說(shuō)明含有酚羥基，同時(shí)滿足苯環(huán)上有2個(gè)取代基，酚羥基需占據(jù)苯環(huán)上的1個(gè)取代位置，
支鏈上苯環(huán)連接方式(紅色點(diǎn)標(biāo)記)： 共五種，因此一
共有5×3＝15種結(jié)構(gòu)；其中核磁共振氫譜有五組峰，因酚羥基和醛基均無(wú)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此峰面積之比為6∶2∶2∶1∶1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式一定具有對(duì)稱性(否則苯環(huán)上的氫原子不等效)，即苯環(huán)上取代基位于對(duì)位，核磁共振氫譜中峰面積比為6的氫原子位于與同一碳原子相連的兩個(gè)甲基上，因此該同分異構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 。
練2 苯的二元取代物M是酮基布洛芬( )的同分
異構(gòu)體，則符合條件的M有　　　　種(不考慮立體異構(gòu))；
①分子中含有兩個(gè)苯環(huán)，且兩個(gè)取代基均在苯環(huán)的對(duì)位；
②遇FeCl3溶液顯紫色；
③能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；
④1 mol M最多與3 mol NaOH反應(yīng)。
其中不能與溴水發(fā)生加成反應(yīng)的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為　　　　　　　　　　　。
10
考點(diǎn)3　有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)
核 心 梳 理
1.有機(jī)合成中官能團(tuán)的轉(zhuǎn)變
(1)官能團(tuán)的引入(或轉(zhuǎn)化)
官能團(tuán)的引入(或轉(zhuǎn)化) —OH
＋H2O；R—X＋H2O；R—CHO＋H2；
RCOR′＋H2；R—COOR′＋H2O；多糖水解
—X 烷烴＋X2；烯(炔)烴＋X2(或HX)；R—OH＋HX
官能團(tuán)的引入(或轉(zhuǎn)化) R—OH和R—X的消去；炔烴不完全加成
—CHO 某些醇氧化；烯烴氧化；炔烴水化；糖類水解
—COOH R—CHO＋O2；苯的同系物(與苯相連的碳上至少有一個(gè)氫)被強(qiáng)氧化劑氧化；羧酸鹽酸化；R—COOR′＋H2O(酸性條件下)
—COOR 酯化反應(yīng)
(2)官能團(tuán)的消除
①消除雙鍵：加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)。
②消除羥基：消去反應(yīng)、氧化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、取代反應(yīng)。
③消除醛基：還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)。
(3)官能團(tuán)的保護(hù)
被保護(hù)的官能團(tuán) 被保護(hù)的官能團(tuán)性質(zhì) 保護(hù)方法
酚羥基 易被氧氣、臭氧、雙氧水、酸性高錳酸鉀溶液氧化 ①用NaOH溶液先轉(zhuǎn)化為苯酚鈉，后酸化重新轉(zhuǎn)化為苯酚：
②用碘甲烷先轉(zhuǎn)化為苯甲醚，后用氫碘酸酸化重新轉(zhuǎn)化為苯酚：
氨基 易被氧氣、臭氧、雙氧水、酸性高錳酸鉀溶液氧化 先用鹽酸轉(zhuǎn)化為鹽，后用NaOH溶液重新轉(zhuǎn)化為氨基
碳碳雙鍵 易與鹵素單質(zhì)加成，易被氧氣、臭氧、雙氧水、酸性高錳酸鉀溶液氧化 用氯化氫先通過(guò)加成轉(zhuǎn)化為氯代物，后用NaOH醇溶液通過(guò)消去反應(yīng)重新轉(zhuǎn)化為碳碳雙鍵
醛基 易被氧化 乙醇(或乙二醇)加成保護(hù)：
2.增長(zhǎng)碳鏈或縮短碳鏈的方法
舉例
增長(zhǎng)碳鏈 2CH≡CH―→CH2===CH—C≡CH
增長(zhǎng)碳鏈
增長(zhǎng)碳鏈
縮短碳鏈
3.有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的幾種常見(jiàn)類型
根據(jù)目標(biāo)分子與原料分子在碳骨架和官能團(tuán)兩方面變化的特點(diǎn)，我們將合成路線的設(shè)計(jì)分以下情況：
(1)以熟悉官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化為主型
(2)以分子骨架變化為主型
如：以苯甲醛和乙醇為原料設(shè)計(jì)苯乙酸乙酯( )的合成路線流程圖(注明反應(yīng)條件)。
提示：R—Br＋NaCN―→R—CN＋NaBr
(3)陌生官能團(tuán)兼有骨架顯著變化型(常為考查的重點(diǎn))
要注意結(jié)合信息、模仿題干中的變化，找到相似點(diǎn)，完成陌生官能團(tuán)及骨架的變化。
如：模仿
設(shè)計(jì)以苯甲醇、硝基甲烷為主要原料制備苯乙胺( )的合成路線流程圖。
關(guān)鍵是找到原流程中與新合成路線中的相似點(diǎn)。(碳骨架的變化、官能團(tuán)的變化；硝基引入及轉(zhuǎn)化為氨基的過(guò)程)
典 題 精 研
考向 合成路線設(shè)計(jì)
例3 葉酸拮抗劑Alimta(M)是一種多靶向性抗癌藥物。以苯和丁二酸酐為原料合成該化合物的路線如下：
已知：①
回答下列問(wèn)題：
參照上述合成路線，以乙烯和 為原料，
設(shè)計(jì)合成 的路線________________________ (其他試劑任選)。
解析：乙烯與水通過(guò)加成反應(yīng)合成乙醇，乙醇氧化生成乙醛，乙醛
發(fā)生流程D→E的反應(yīng)，再與 發(fā)生流程E→G的反應(yīng)，即
練3 沙羅特美是一種長(zhǎng)效平喘藥，其合成的部分路線如圖：
請(qǐng)寫出以 (CH3)2C(OCH3)2、CH3NO2為原料制備
的合成路線流程圖(無(wú)機(jī)試劑任用，合成路線流程圖示
例見(jiàn)本題題干)。
答案：
解析：根據(jù)已知的流程圖可推知 ，若要制備 ，則需
將 與（CH3）2C（OCH3）2發(fā)生取代反應(yīng)得到 ，
再與CH3NO2反應(yīng)得到 ，再利用羥基的消去反應(yīng)引入碳
碳雙鍵，將碳碳雙鍵與硝基通過(guò)加氫最終還原生成氨基，合成路線見(jiàn)答案。
模考精練·抓落實(shí)
1.某研究小組按下列路線合成抗癌藥物鹽酸苯達(dá)莫司汀。
已知：
請(qǐng)回答：
(1)化合物A的官能團(tuán)名稱是　　　　　　。
(2)化合物B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是　　　　　　　　。
(3)下列說(shuō)法正確的是　　　　。
A．B→C的反應(yīng)類型為取代反應(yīng)
B．化合物D與乙醇互為同系物
C．化合物I的分子式是C18H25N3O4
D．將苯達(dá)莫司汀制成鹽酸鹽有助于增加其水溶性
硝基，碳氯鍵
D
解析：根據(jù)A、C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，結(jié)合已知①可推知B為A中—Cl被
CH3NH2中CH3NH—取代所得產(chǎn)物，則B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ；
根據(jù) 由I的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，可逆推中間產(chǎn)物為
，結(jié)合H的分子式可推出H為 ；
根據(jù)G、H的分子式及G→H的轉(zhuǎn)化條件，可推知G和CH3CH2OH發(fā)生
酯化反應(yīng)生成H，則G為 ；根據(jù)C＋E―→F及FG，
結(jié)合已知信息可推知F為 。
完整合成路線如下：
（3）B→C為 中一個(gè)—NO2轉(zhuǎn)化為—NH2，為還原
反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；化合物D含有2個(gè)—OH，與乙醇不互為同系物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)I的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，可推知其分子式為C18H27N3O4，C項(xiàng)錯(cuò)誤；將苯達(dá)莫司汀制成鹽酸鹽有助于增加其水溶性，D項(xiàng)正確。
(4)寫出G→H的化學(xué)方程式
___________________________________________________________。
(5)設(shè)計(jì)以D為原料合成E的路線(用流程圖表示，無(wú)機(jī)試劑任選)。
解析：（5）根據(jù)已知②， 可由HOOCCH2CH2CH2COOH脫水
得到， 只有3個(gè)碳原子，HOOCCH2CH2CH2COOH不能通過(guò)
氧化為醛、醛氧化為酸得到，可由NCCH2CH2CH2CN水解得到，根據(jù)已知①，NCCH2CH2CH2CN可由BrCH2CH2CH2Br和NaCN
發(fā)生取代反應(yīng)得到，BrCH2CH2CH2Br可由 和HBr發(fā)生取代反應(yīng)得到。
(6)寫出3種同時(shí)符合下列條件的化合物C的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
___________________________________________________________。
①分子中只含一個(gè)環(huán)，且為六元環(huán)；
②1H-NMR譜和IR譜檢測(cè)表明：分子中共有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫原
子，無(wú)氮氮鍵，有乙酰基
解析：化合物C為 ，分子式為C7H9O2N3，根據(jù)分
子中只含一個(gè)六元環(huán)，共有2種類型氫原子，有乙酰基、無(wú)氮氮鍵，可知符合條件的同分異構(gòu)體為
。
2．碳骨架的構(gòu)建是有機(jī)合成的重要任務(wù)之一。某同學(xué)從基礎(chǔ)化工原料乙烯出發(fā)，針對(duì)二酮H設(shè)計(jì)了如下合成路線：
回答下列問(wèn)題：
(1)由A→B的反應(yīng)中，乙烯的碳碳　　　　鍵斷裂(填“π”或“σ”)。
(2)D的同分異構(gòu)體中，與其具有相同官能團(tuán)的有　　　　種(不考慮對(duì)映異構(gòu))，其中核磁共振氫譜有三組峰，峰面積之比為9∶2∶1的結(jié)
構(gòu)簡(jiǎn)式為　　　　　　　　。
(3)E與足量酸性KMnO4溶液反應(yīng)生成的有機(jī)物的名稱為　　　　、　　　　。
(4)G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為　　　　。
π
7
乙酸
丙酮
解析：A為CH2===CH2，與HBr發(fā)生加成反應(yīng)生成B（CH3CH2Br），B與Mg在無(wú)水乙醚中發(fā)生反應(yīng)生成C（CH3CH2MgBr），C與
CH3COCH3反應(yīng)生成D ，D在氧化鋁催化下發(fā)生消去
反應(yīng)生成E（ ），E和堿性高錳酸鉀反應(yīng)生成F（ ），
參考D～E反應(yīng)，F(xiàn)在氧化鋁催化下發(fā)生消去反應(yīng)生成G（ ），G
與 發(fā)生加成反應(yīng)生成二酮H，據(jù)此分析解答。
（1）A為CH2===CH2，與HBr發(fā)生加成反應(yīng)生成B（CH3CH2Br），乙烯的π鍵斷裂；
（2）D為 ，分子式為C5H12O，含有羥基的同分異構(gòu)體分別為：
共8種，除去D自身，還有7種同分異構(gòu)體，其中核磁共振氫譜有三
組峰，峰面積之比為9∶2∶1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
（3）E為 ，酸性高錳酸鉀可以將雙鍵氧化斷開(kāi)，生成
CH3COOH和 ，名稱分別為乙酸和丙酮；
（4）由分析可知，G為
(5)已知： ＋H2O，H在堿性溶液
中易發(fā)生分子內(nèi)縮合從而構(gòu)建雙環(huán)結(jié)構(gòu)，主要產(chǎn)物為I( )
和另一種α，β－不飽和酮J，J的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為　　　　　　。若經(jīng)此路線由H合成I，存在的問(wèn)題有　　　　(填標(biāo)號(hào))。
a．原子利用率低　　 b．產(chǎn)物難以分離
c．反應(yīng)條件苛刻 d．嚴(yán)重污染環(huán)境
ab
解析：根據(jù)已知 ＋H2O的反應(yīng)特征可
知，H在堿性溶液中易發(fā)生分子內(nèi)縮合從而構(gòu)建雙環(huán)結(jié)構(gòu)，主要產(chǎn)物
為I（ ）和J（ ）。若經(jīng)此路線由H合成I，會(huì)同
時(shí)產(chǎn)生兩種同分異構(gòu)體，導(dǎo)致原子利用率低，產(chǎn)物難以分離等問(wèn)題。
3．E是具有良好的靶標(biāo)識(shí)別性能有機(jī)物，在精準(zhǔn)治療方面有重要作用。其某種合成路線如下：
已知：與羰基相連的碳原子上的H容易與鹵代烴發(fā)生取代反應(yīng)，回答有關(guān)問(wèn)題。
(1)E中含氧官能團(tuán)的名稱是　　　　　。
(2) 的名稱是　　　　。
(3)F是反應(yīng)②的副產(chǎn)物，且分子中含5個(gè)甲基。
F的鍵線式為　　　　。
(4)反應(yīng)④的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________________。
酯基、羰基
3-溴丙炔
＋H2O
解析：（4）對(duì)比D和E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知反應(yīng)④是D和甲醇發(fā)生的酯化反應(yīng)，方程式為：
(5)G是E的同分異構(gòu)體，且符合下列條件：
①能使溴水褪色②屬于芳香族化合物③核磁共振氫譜有4組峰，面積比為6∶2∶1∶1。
G的結(jié)構(gòu)有　　　種，
寫出其中一種的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：__________________________________。
4
解析：E的分子式C8H10O3，不飽和度為4，同分異構(gòu)體G屬于芳香族化合物，則含有苯環(huán)，一個(gè)苯環(huán)的不飽和度為4，因此苯環(huán)的側(cè)鏈均為飽和結(jié)構(gòu)；能使溴水褪色，則含有苯酚的結(jié)構(gòu)；核磁共振氫譜有4組峰，面積比為6∶2∶1∶1（6指有兩個(gè)對(duì)稱位置的甲基），可能的結(jié)構(gòu)有4種，分別為：
4．一種藥物中間體G的合成路線如下：
已知：①DMF的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
②－NO2－NH2
(1)C中除氨基之外的官能團(tuán)名稱為　　　　　　　，檢驗(yàn)C中含氧官能團(tuán)的試劑為_(kāi)__________________________。
(2)E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為　　　　　。E→F的反應(yīng)類型為　　　　。F→G
的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　。
醛基，碳碳雙鍵
銀氨溶液或者新制氫氧化銅懸濁液
還原反應(yīng)
解析：（1）由C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知C中除氨基之外的官能團(tuán)名稱為醛基，碳碳雙鍵；檢驗(yàn)醛基可以用銀氨溶液發(fā)生銀鏡反應(yīng)，也可以用新制氫氧化銅懸濁液生成磚紅色沉淀；
（2）根據(jù)F→G的反應(yīng)條件和G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知F為 ，再結(jié)
合信息②可知E為 ，根據(jù)G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式以及F→G的反應(yīng)條件，
可知F→G的方程式為：
(3)由A可制備重要的藥物中間體對(duì)氨基苯甲醚( )，它的同分
異構(gòu)體中，存在酚羥基且苯環(huán)上只有兩個(gè)取代基的有　　　　種，其中核磁共振氫譜有5組峰，峰面積之比為2∶2∶2∶2∶1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
___________________。
6
解析：其同分異構(gòu)體中存在苯環(huán)，有兩個(gè)支鏈，一個(gè)是羥基，另一個(gè)可能是—CH2NH2（鄰、間、對(duì)），或者—NHCH3（鄰、間、對(duì)），一共6種；其中核磁共振氫譜有5組峰，峰面積之比為2∶2∶2∶2∶1
的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
(4)乙酰苯胺( )是精細(xì)化工的重要中間體，寫出由苯制備
乙酰苯胺的合成路線(其它試劑任選)：
____________________________________________________________。
解析：可以先由苯發(fā)生硝化反應(yīng)生成硝基苯，然后將硝基還原為氨基，結(jié)合題干給的流程，苯胺再和（CH3CO）2O反應(yīng)即可得到產(chǎn)物，具體流程見(jiàn)答案。
5．阿帕魯胺是一種治療前列腺癌的藥物，其一種合成路線如下所示：
回答下列問(wèn)題：
(1)②的反應(yīng)類型為　　　　，④的反應(yīng)類型為　　　　。
(2)B中含氧官能團(tuán)的名稱為　　　　　　。
(3)③的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為　　　　　　。
取代反應(yīng)
還原反應(yīng)
硝基、羧基
＋HCl
解析：（1）由流程可知，A中甲基被酸性高錳酸鉀溶液氧化生成羧
基得到B，B結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ，B中羧基和SOCl2發(fā)生取代
反應(yīng)生成 ，故②的反應(yīng)類型為取代反應(yīng)；
中氯原子被－HNCH3取代生成C，C結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ，C中
硝基被鐵還原發(fā)生反應(yīng)④，故④的反應(yīng)類型為還原反應(yīng)；
（2）由B結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，含氧官能團(tuán)的名稱為硝基、羧基；
（3）由（1）分析可知，③的化學(xué)方程式為：
＋HCl；（4）D化學(xué)式為
C7H4N3F3，比較反應(yīng)⑥反應(yīng)物與生成物的結(jié)構(gòu)差異，可知反應(yīng)⑥生成
物的左半部分為D取代 中氯原子生成的，故D結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
(5)芳香化合物Q與A互為同分異構(gòu)體，且Q與A具有相同的官能團(tuán)，則Q的可能結(jié)構(gòu)有　　　　種，其中核磁共振氫譜僅有三組峰的結(jié)構(gòu)
簡(jiǎn)式為　　　　　　　　(寫一種)。
16
解析：芳香化合物Q與A互為同分異構(gòu)體，且Q與A具有相同的官能團(tuán)，則含有氟原子、硝基；如果苯環(huán)上有1個(gè)取代基：—CHF（NO2），共1種情況；如果苯環(huán)上有2個(gè)取代基：—F、—CH2NO2，有鄰間對(duì)3種情況；—NO2、—CH2F，有鄰間對(duì)3種情況；如果苯環(huán)上有3個(gè)取代基：—CH3、—NO2、—F；若—CH3、—NO2處于鄰位，—F有4種情況；若—CH3、—NO2處于間位，—F有4種情況；若—CH3、—NO2處于對(duì)位，—F有2種情況；合計(jì)共17種情況，除去A本身，則Q的可能結(jié)構(gòu)有16種；核磁共振氫譜僅有三組峰，則結(jié)構(gòu)對(duì)稱性很高，且應(yīng)該含有2個(gè)取代基：—F、—CH2NO2或—NO2、—CH2F，且兩者處于對(duì)
位，故結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
(6)參照上述合成路線，設(shè)計(jì)由 為原料合成 的路線(其他無(wú)機(jī)試劑任選)。
解析：分析原料和產(chǎn)物可知，首先要在苯環(huán)上引入硝基，苯首先和濃硝酸反應(yīng)發(fā)生取代反應(yīng)生成硝基苯，加入鐵粉還原為氨基苯，然后
和 發(fā)生流程中反應(yīng)⑥的原理生成產(chǎn)物，流程見(jiàn)答案。

展開(kāi)更多......

收起↑