Question

請從給出的3道化學題中任選一題做答

1.［化學——選修化學與技術］

請回答氯堿工業(yè)中的如下問題：

(1)氯氣、燒堿是電解食鹽水時按照固定的比率k(質量比)生成的產(chǎn)品。理論上k__________(要求計算表達式和結果)；

(2)原料粗鹽中常含有泥沙和Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、等雜質，必須精制后才能供電解使用。精制時，粗鹽溶于水過濾后，還要加入的試劑分別為①Na₂CO₃、②HCl(鹽酸)、③BaCl₂，這3種試劑添加的合理順序是_________(填序號)；

(3)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能30%以上。在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉化關系如下圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。

①圖中X、Y分別是_________、_________(填化學式)，分析比較圖示中氫氧化鈉質量分數(shù)a%與b%的大小_________；

②分別寫出燃料電池B中正極、負極上發(fā)生的電極反應

正極：_________；負極：_________；

③這樣設計的主要節(jié)(電)能之處在于(寫出2處)

___________________________、___________________________。

2.［化學——選修物質結構與性質］

已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子。X跟Y可形成化合物X₂Y₃，Z元素可以形成負一價離子。請回答下列問題：

(1)X元素原子基態(tài)時的電子排布式為_________，該元素的符號為_________；

(2)Y元素原子的價層電子的軌道表示式為_________，該元素的名稱是_________；

(3)X與Z可形成化合物XZ₃，該化合物的空間構型為________________________；

(4)已知化合物X₂Y₃在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為XZ₃，產(chǎn)物還有ZnSO₄和H₂O，該反應的化學方程式是____________________________________；

(5)比較X的氫化物與同族第二、三周期元素所形成的氫化物穩(wěn)定性、沸點高低并說明理由____________________________________。

3.［化學——選修有機化學基礎］

A～J均為有機化合物，它們之間的轉化如下圖所示：

 
實驗表明：

①D既能發(fā)生銀鏡反應，又能與金屬鈉反應放出氫氣；

②核磁共振氫譜表明F分子中有三種氫，且其峰面積之比為1∶1∶1；

③G能使溴的四氯化碳溶液褪色；

④1 mol J與足量金屬鈉反應可放出22.4 L氫氣(標準狀況)。

請根據(jù)以上信息回答下列問題：

(1)A的結構簡式為_________(不考慮立體異構)，由A生成B的反應類型是_________反應；

(2)D的結構簡式為___________________________；

(3)由E生成F的化學方程式為____________，E中的官能團有____________(填名稱)，與E具有相同官能團的E的同分異構體還有____________(寫出結構簡式，不考慮立體異構)；

(4)G的結構簡式為____________________________________；

(5)由I生成J的化學方程式為________________________。

Answer 1

1(1)或0.89

(2)③①②

(3)①Cl₂ H₂ a%小于b%

②O₂+H₂O+2e^-====2OH^-  H₂+2OH^--2e^-====2H₂O

③燃料電池可以補充電解池消耗的電能 提高產(chǎn)出堿液的濃度，降低能耗(其他合理答案也給分)

解析：本題考查氯堿工業(yè)生產(chǎn)原理、除雜及電化學原理。

(1)電解食鹽水的化學方程式為：

2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

k=71∶80

(2)除雜時，加入的Na₂CO₃、鹽酸、BaCl₂溶液均過量，后加試劑應能將前面引入的雜質除去，所以添加試劑的合理順序為③①②。

(3)①由裝置圖可知，燃料電池左邊為負極，Y為H₂，燃料電池右邊為正極，Na⁺通過離子膜進入正極區(qū)，O₂在正極得電子生成OH^-，所以正極區(qū)NaOH濃度增大，a%＜b%。

2(1)1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³ As

(2)或   氧

(3)三角錐

(4)As₂O₃+6Zn+6H₂SO₄====2AsH₃↑+6ZnSO₄+3H₂O

(5)穩(wěn)定性：NH₃＞PH₃＞AsH₃，因為鍵長越短，鍵能越大，化合物越穩(wěn)定

沸點：NH₃＞AsH₃＞PH₃，NH₃可以形成分子間氫鍵，沸點最高；AsH₃相對分子質量比PH₃大，分子間作用力大，因而AsH₃的沸點比PH₃高

解析：本題考查核外電子軌道排布、分子結構、元素周期律、氫鍵及氧化還原反應方程式的書寫。X原子的4p軌道上有3個電子，可知X為As，原子序數(shù)為33，Y原子的2p軌道有2個未成對電子，則Y為1s²2s²2p²(碳元素)或1s²2s²2p⁴(氧元素)，若Y為碳元素，碳元素原子序數(shù)為6，則Z元素原子序數(shù)為3，是鋰元素，鋰元素不能形成負一價離子，所以Y為氧元素，原子序數(shù)為8，Z為氫元素，氫元素可形成負一價離子，AsH₃與NH₃的空間構型相似，為三角錐形；As₂O₃與Zn、H₂SO₄反應生成ZnSO₄、H₂O和AsH₃，由電子守恒或原子守恒均可配平反應的化學方程式。

3(1) 取代(或水解)

(2)HO—CH₂CH₂CH₂CHO

(3)HOCH₂CH₂CH₂COOH 羥基、羧基

(5)

解析：本題考查有機化合物的化學性質、同分異構體的書寫，以及對逆推方法的熟練運用。

CH₂==CHCH==CH₂與Br₂的加成反應有1,2加成和1,4加成兩種產(chǎn)物，由F分子中有三種氫，其峰面之比為1∶1∶1，可知A為1,4加成產(chǎn)物，進一步可確定B、C、D、E、F的結構簡式。書寫E的同分異構體時，要遵循一定的思路和步驟，以防寫重和寫漏。由反應條件可知H、I的結構簡式分別是和，并由此確定J的結構。