A(g)+B(g)?2C(g)+D(s)△H=a kJ?mol﹣1,实验内容和结果分别如表和如图所示.下列说法正确的是( ) 实验 温度 起始物质的量 热量 A B 序号 变化 600℃ 1 mol Ⅰ 3 mol 96 kJ 800℃ 1.5 mol Ⅱ 0.5 mol ﹣﹣
A.实验Ⅰ中,10 min内平均速率v(B)=0.06 mol?L﹣1?min﹣1
B.上述方程式中a=﹣160
C.600℃时,该反应的平衡常数是0.45
D.向实验Ⅱ的平衡体系中再充入0.5 mol A和1.5 mol B,A的转化率增大 【考点】物质的量或浓度随时间的变化曲线.
A、10 min内C生成了1.2mol,【分析】图象分析可知实验Ⅰ中,结合化学反应速率V=计算,速率之比等于化学方程式计量数之比,以此计算B的反应速率;
B、根据图象中的变化量结合图表中热量变化计算,依据化学平衡三段式可知, A(g)+B(g)?2C(g)+D(s)△H=a kJ?mol﹣1, 起始量(mol) 1 3 0 0 aKJ 变化量(mol) 0.6 0.6 1.2 0.6 96KJ 平衡量(mol) 0.4 2.4 1.2 0.6 反应焓变是指1molA全部反应的热量变化;
C、结合B中化学平衡三段式列式计算平衡浓度,c(A)=0.2mol/L,c(B)=1.2mol/L,c
=0.6mol/L, (C)平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积;D、反根据等效平衡分析判断,反应前后气体体积不变,等比等效,开始投入量 AB之比为3:1,向实验Ⅱ的平衡体系中再充入0.5 mol A和1.5 mol B,可以看作充入AB反应比为3:1,先投入0.5molA和
molB的量.
【解答】解:图象分析,先拐先平温度高,温度越高C物质的量越小,温度升高,平衡逆向进行,说明反应是放热反应,
A、10 min内C生成了1.2mol,则反应速率V(C)=
=0.06mol/L?min,速率之比等
molB,达到平衡状态,A的转化率不变,相当于多投入1.5mol﹣
于化学方程式计量数之比,V(B)=V(C)=0.06mol/L?min×=0.03mol/L?min,故A错误;
B、由化学平衡三段式可知,
A(g)+B(g)?2C(g)+D(s)△H=a kJ?mol﹣1,
起始量(mol) 1 3 0 0 aKJ 变化量(mol) 0.6 0.6 1.2 0.6 96KJ 平衡量(mol) 0.4 2.4 1.2 0.6 反应焓变是指1molA全部反应的热量变化,则a=
=160KJ/mol
图象分析,先拐先平温度高,温度越高C物质的量越小,温度升高,平衡逆向进行,说明反应是放热反应,所以a=﹣160KJ/mol,故B正确;
C、由B中可知平衡浓度:c(A)=0.2mol/L,c(B)=1.2mol/L,c(C)=0.6mol/L,平衡常数K=
=1.5,故C错误;
D、反应前后气体体积不变,等比等效,开始投入量 AB之比为3:1,向实验Ⅱ的平衡体系中再充入0.5 mol A和1.5 mol B,可以看作充入AB反应比为3:1,先投入0.5molA和
molB,达到平衡状态,A的转化率不变,相当于多投入1.5mol﹣增大,A的转化率增大,故D正确; 故选BD.
【点评】本题考查化学平衡计算分析,图象的理解判断,平衡常数、反应速率、等效平衡的计算与分析应用,掌握基础是解题关键,题目难度中等.
三、非选择题(共80分)
16.硝酸铝[Al(NO3)3]是一种常用媒染剂.工业上用铝灰(主要含Al、Al2O3、Fe2O3等)制取硝酸铝晶体[Al(NO3)3?9H2O]的流程如图甲:
molB的量,B量
(1)写出反应Ⅰ的离子方程式:2Al+2OH﹣+2H2O=2AlO2﹣+3H2↑(或Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣
+H2O)(任写一个). (2)若在实验室中完成反应Ⅱ,为避免铝的损失,需要解决的问题是如何控制反应终点(或硝酸的用量),可采取的措施为将加入稀硝酸改为通入过量CO2.
(3)上述流程中采用减压蒸发,并控制反应Ⅲ中加入的稀硝酸稍过量,其目的是抑制硝酸铝水解.
(4)温度高于200℃时,硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体(其体积比为4:1),该反应的化学方程式是4Al(NO3)32Al2O3+12NO2↑+3O2↑.
(5)若用图乙所示实验装置制取Al(NO3)3,通入水蒸气的作用是提高温度、搅拌,加快反应速率.
【考点】制备实验方案的设计.
【分析】铝灰用氢氧化钠溶液溶解,铝、氧化铝反应生成偏铝酸钠,氧化铁不反应,过滤分离,滤液中含有偏铝酸钠、未反应的NaOH,加入硝酸中和未反应的氢氧化钠,并将偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀,再过滤分离,氢氧化铝沉淀再用硝酸溶解,得到硝酸铝溶液,经过减压蒸发得到硝酸铝晶体.
(1)反应Ⅰ涉及:铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氢气,氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水;
(2)硝酸属于强酸,可以溶解氢氧化铝沉淀,导致Al元素损失,应控制硝酸用量,可以利用弱酸将偏铝酸根转化为氢氧化铝沉淀而不溶解;
(3)硝酸铝容易发生水解,从抑制硝酸铝水解进行分析解答;
(4)温度高于200℃时,硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体,两种气体应是二氧化氮与氧气,二者体积之比为4:1,满足原子守恒与电子转移守恒; (5)水蒸气温度较高,且可以起搅拌作用,可以加快反应速率.
【解答】解:铝灰用氢氧化钠溶液溶解,铝、氧化铝反应生成偏铝酸钠,氧化铁不反应,过滤分离,滤液中含有偏铝酸钠、未反应的NaOH,加入硝酸中和未反应的氢氧化钠,并将偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀,再过滤分离,氢氧化铝沉淀再用硝酸溶解,得到硝酸铝溶液,经过减压蒸发得到硝酸铝晶体.
(1)反应Ⅰ涉及:铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氢气,氧化铝与氢氧化钠反应生成偏
2Al+2OH﹣+2H2O=2AlO2﹣+3H2↑、Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O, 铝酸钠与水,反应方程式为:
故答案为:2Al+2OH﹣+2H2O=2AlO2﹣+3H2↑(或Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O);
(2)硝酸属于强酸,可以溶解氢氧化铝沉淀,导致Al元素损失,需要解决的问题是:如何控制反应终点(或硝酸的用量),可以将加入稀硝酸改为通入过量CO2,避免氢氧化铝沉淀溶解;
故答案为:如何控制反应终点(或硝酸的用量);将加入稀硝酸改为通入过量CO2;
(3)硝酸铝容易发生水解,减压蒸馏可以降低温度、反应Ⅲ中加入的稀硝酸稍过量,都可以抑制硝酸铝水解,
故答案为:抑制硝酸铝水解;
(4)温度高于200℃时,硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体,两种气体应是二氧化氮与氧气,二者体积之比为4:1,满足原子守恒与电子转移守恒,反应方程式为:4Al(NO3)
3
2Al2O3+12NO2↑+3O2↑,
2Al2O3+12NO2↑+3O2↑;
故答案为:4Al(NO3)3
(5)由于水蒸气温度较高,可以升高反应体系的温度,且可以起搅拌作用,可以加快反应速率,
故答案为:提高温度、搅拌,加快反应速率.
【点评】本题考查实验制备方案,侧重考查是对工艺流程的理解、分析与评价,是对学生综合能力的考查,需要学生具备知识的基础与灵活运用的能力,难度中等.
17.罂粟碱是一种异喹啉型生物碱,其盐酸盐可用于治疗脑血栓、肢端动脉痉挛等.罂粟碱的合成方法如下:
(1)B分子中的官能团有醚键和溴原子(填名称). (2)D→E的转化属于取代反应(填反应类型).
E和F发生取代反应生成G的同时有HCl生成,(3)则F的结构简式是 .
(4)E的同分异构体有多种,写出一种符合下列要求的异构体X的结构简式:
.
Ⅰ.含氧官能团种类与D相同.
Ⅱ.核磁共振氢谱图中有4个吸收峰.
Ⅲ.属于芳香族化合物,苯环上一取代物有两种. (5)已知:
(R、R′为烃基).根据已有知识并结合相关信
息,写出以乙醇为原料制备线流程图示例如下: CH3CH2OH
H2C=CH2
的合成路线流程图(无机试剂任用).合成路
【考点】有机物的合成.
【分析】(1)根据B的结构简式可知B中所含官能团;
(2)比较D和E的结构简式可知,D中的﹣OH被氯原子取代; (3)比较E和G的结构简式,利用元素守恒可写出F的结构简式;
(4)根据E的结构,结合Ⅰ.含氧官能团种类与D相同,即含醚键和羧基,Ⅱ.核磁共振氢谱图中有4个吸收峰,即分子中有4种等效氢,Ⅲ.属于芳香族化合物,苯环上一取代物有两种,即苯环上有两种等效氢,可写出X的结构简式;
(5)以乙醇为原料制备,可以将乙醇与HBr生成溴乙烷,溴乙烷与KCN
发生类似B→C的反应得到CH3CH2CN,再将乙醇氧化得乙醛,用CH3CH2CN与乙醛发生题中信息中的反应,再酸性水解即得产品. 【解答】解:(1)根据B的结构简式可知B中所含官能团为醚键和溴原子,故答案为:醚键;溴原子;
(2)比较D和E的结构简式可知,D中的﹣OH被氯原子取代,所以D→E的转化属于取代反应,故答案为:取代;
(3)比较E和G的结构简式,利用元素守恒可知F的结构简式为,故
答案为:;
(4)根据E的结构,结合条件Ⅰ.含氧官能团种类与D相同,即含醚键和羧基,Ⅱ.核磁共振氢谱图中有4个吸收峰,即分子中有4种等效氢,Ⅲ.属于芳香族化合物,苯环上一取代物有两种,即苯环上有两种等效氢,所以符合条件的X的结构简式为
,
故答案为:;
(5)以乙醇为原料制备,可以将乙醇与HBr生成溴乙烷,溴乙烷与KCN
发生类似B→C的反应得到CH3CH2CN,再将乙醇氧化得乙醛,用CH3CH2CN与乙醛发生题中信息中的反应,再酸性水解即得产品,合成路线为
,
故答案为:
.
【点评】本题考查有机物的结构和性质以及有机合成,答题时注意有机官能团的性质及转化,侧重对基础知识的综合考查,难度中等.