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(共40张PPT)
增分练（一）
1. 废SCR催化剂（含TiO2、V2O5、WO3等）的回收对环境保护和资源循环
利用意义重大。通过如下工艺流程可以回收其中的钛、钒、钨等。
已知：①TiO2、V2O5和WO3都能与NaOH溶液反应生成可溶性的
NaVO3、Na2WO4和不溶性的Na2TiO3；②V 易水解；③Ksp
（CaWO4）＝9×10－9。
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回答下列问题：
（1）基态钒原子的价层电子轨道表示式为 。
解析：由题给流程可知，废SCR催化剂经过球磨预处理后，加入
氢氧化钠溶液碱浸，将二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨转化为
难溶的钛酸钠和可溶的钒酸钠、钨酸钠，过滤得到钛酸钠和滤
液；向滤液中加入氯化铵溶液，将溶液中的钒酸根离子转化为钒
酸铵沉淀，过滤得到钒酸铵和滤液；钒酸铵煅烧分解生成五氧化
二钒；向滤液中加入盐酸和氯化钙的混合溶液，将溶液中的钨酸
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根离子转化为钨酸钙沉淀，过滤得到钨酸钙；钨酸钙经一系列操
作制得三氧化钨；向钛酸钠中加入稀硫酸溶浸，将钛酸根离子转
化为TiO2＋，TiO2＋经热水解、过滤得到TiO2·xH2O。
（1）钒元素基态原子的价层电子排布式为3d34s2，轨道表示式
为 。
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（2）碱浸步骤可以提高浸取率的操作有
（列举两项）。
解析：增大氢氧化钠溶液的浓度、升高温度、搅拌等措施可以提高
碱浸的浸取率。
增大NaOH溶液的浓度、升高
温度、搅拌（任写两项即可）
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（3）碱浸后可通过减压过滤的方式分离Ti与V、W，减压过滤的优点
是 。
解析：与普通过滤相比，减压过滤的优点是过滤速率快，能得到较干燥的沉淀。
（4）酸浸后Ti以TiO2＋形式存在，热水解步骤的离子方程式为
。
解析：由分析可知，热水解步骤发生的反应是TiO2＋在加热条件下
发生水解反应生成TiO2·xH2O沉淀和氢离子，反应的离子方程式
为TiO2＋＋（x＋1）H2O TiO2·xH2O↓＋2H＋。
过滤速率快，能得到较干燥的沉淀
TiO2＋
＋（x＋1）H2O TiO2·xH2O↓＋2H＋
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（5）“沉钒”中析出NH4VO3时，需要加入过量NH4Cl，其目的是
。
解析： “沉钒”中加入氯化铵溶液的目的是将溶液中的钒酸根离子转
化为钒酸铵沉淀，反应的离子方程式为NH ＋V
NH4VO3↓，则加入过量氯化铵溶液的目的是利用同离子效应，使
溶液中钒酸根离子尽可能多地转化为钒酸铵沉淀。
使
溶液中V 尽可能多地转化为NH4VO3沉淀
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（6）向10 mL 0.1 mol·L－1Na2WO4的滤液中加入等体积的CaCl2溶液
（忽略混合过程中的体积变化），欲使 浓度小于1.0×10－6
mol·L－1，则CaCl2溶液的最小浓度为 mol·L－1。
解析： 10 mL 0.1 mol·L－1钨酸钠溶液与等体积的氯化钙溶液反应消
耗钙离子的物质的量为0.1 mol·L－1×0.01 L＝0.001 mol，由溶度积
可知，钨酸根离子浓度为1.0×10－6 mol·L－1时，溶液中钙离子浓
度为 mol·L－1＝0.009 mol·L－1，则氯化钙溶液的最小浓度为
＝0.118 mol·L－1。
0.118
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（7）铝热法常用于冶炼高熔点金属，写出铝热法冶炼W的化学方程
式： 。
WO3＋2Al　 W＋Al2O3
解析：铝热法冶炼钨的反应为氧化钨与铝在高温条件下反应生成钨
和氧化铝，反应的化学方程式为WO3＋2Al W＋Al2O3。
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2. 安立生坦是一种治疗肺动脉高血压药物，由芳香族化合物A合成其中间
体G的一种合成路线如下：
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② 。
回答下列问题：
已知：①C的核磁共振氢谱有4组峰，D有3组峰；
（1）A的化学名称是 ，由C生成D的反应类型是 。
甲苯
氧化反应
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解析：结合A的分子式可知A为 ，A与氯气在光照条件下发生甲基上的取代反应生成B，B为 ；B与苯在AlCl3催化作用下发生取代反应生成C，C为 ；C与硝酸发生反应，对比分子组成可知C中脱2个H、增加1个O，C发生氧化反应生成D，D的结构简式应为 ；D与
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反应生成E，E在硫酸作用下与甲醇发生开环加成反应生成F，F的结构简式
为 ；F发生水解反应，再经酸化得到G。（1）A→B的反
应是A和氯气在光照条件下发生的取代反应，A的分子式为C7H8且属于芳
香烃，故A为甲苯。
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（2）D的结构简式是 ，F的结构简式是 。
解析：由以上分析可知：D的结构简式应为 ；F的结构简式为 。
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（3）B与NaOH溶液反应的化学方程式是
。
＋
NaOH　 ＋NaCl
解析： B为 ，B在碱性条件下（NaOH溶液中）发生水解反应生成苯甲醇和氯化钠，反应的化学方程式为 ＋NaOH
OH＋NaCl。
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（4）含有两个苯环的芳香族化合物X是E的同分异构体，X中不含其他
环状结构，X在酸性条件下水解只生成一种有机物，则X有
种，其中核磁共振氢谱有3组峰，峰面积之比为3∶2∶2的化合物
的结构简式为 。
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解析： E的分子式为C16H14O3，X是E的同分异构体，含有两个苯环且在酸性条件下水解只生成一种有机物，满足条件的X
有： 、 、
、 ，共4种；其中核磁共振氢谱有3组峰，峰
面积之比为3∶2∶2的结构简式为 。
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（5）写出用甲烷和苯为原料制备化合物2，4，6-三硝基苯甲酸的合成
路线：
（无机试剂任选）。
CH4　 CH3Cl　
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解析：用逆合成原理，结合A→B→C的反应条件和反应原理，由甲烷先制得一氯甲烷，再由一氯甲烷制得甲苯，甲苯和浓硝酸、浓硫酸发生硝化反应生成2，4，6-三硝基甲苯，最后再氧化即可，合成路线为
CH4 3Cl 。
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3. 磺化聚苯乙烯可用于制作高性能离子交换膜。某研究小组探究乙酰基磺
酸（CH3COOSO3H）制备磺化聚苯乙烯的过程与效果。
Ⅰ.乙酰基磺酸的制备
向装有一定量二氯乙烷溶剂的烧杯中，加入7.6 mL乙酸酐[（CH3CO）
2O]，控制溶液温度在10 ℃以下，边搅拌边分批加入2.7 mL浓硫酸，得到乙酰基磺酸溶液。
（1）制备过程中需使用的玻璃仪器有烧杯、温度计、
、 。
10 mL量筒（或量
筒）
玻璃棒
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解析：往三颈烧瓶中加入20 g聚苯乙烯和适量二氯乙烷，用热水浴控制反应温度为65 ℃，缓慢滴加乙酰基磺酸溶液，发生反应生成磺化聚苯乙烯，得到浅棕色液体。将所得浅棕色液体慢慢滴入装有沸水的烧杯中，磺化聚苯乙烯结晶析出，从而得到淡黄色的磺化聚苯乙烯颗粒。（1）向装有一定量二氯乙烷溶剂的烧杯中，加入7.6 mL乙酸酐，制备乙酰基磺酸溶液过程中需要控制溶液温度在10 ℃以下、边搅拌分批加入2.7 mL浓硫酸，则需使用的玻璃仪器有烧杯、温度计、10 mL量筒（或量筒）、玻璃棒。
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（2）乙酸酐与浓硫酸按物质的量之比1∶1反应的化学方程式
为 。
（CH3CO）2O＋H2SO4（浓） CH3COOSO3H＋CH3COOH
解析：乙酸酐与浓硫酸按物质的量之比1∶1反应，生成乙酰基磺酸和乙酸，化学方程式为（CH3CO）2O＋H2SO4（浓） CH3COOSO3H＋CH3COOH。
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Ⅱ.聚苯乙烯的磺化
按如图装置（夹持装置略去），控制反应温度为65 ℃，缓慢滴加乙酰基磺酸溶液，得到浅棕色液体。将所得浅棕色液体慢慢滴入装有沸水的烧杯中，得到淡黄色的磺化聚苯乙烯颗粒，过滤、洗涤、干燥。
聚苯乙烯的链节与乙酰基磺酸反应原理如右：
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（3）盛装乙酰基磺酸溶液的仪器名称为 。控制反应温
度为65 ℃，应采用 进行加热。冷却水应从 （填
“a”或“b”）口通入。
恒压滴液漏斗
热水浴
a
解析：盛装乙酰基磺酸溶液的仪器带有连接内外气体的导管，其名称为恒压滴液漏斗。控制反应温度为65 ℃，低于100 ℃，则可采用热水浴进行加热。冷却水应从下往上通入，则从a口通入。
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（4）产品是否洗涤干净，可通过检测洗涤液中是否存在S 来判断，检
测的方法是
。
取最后一次洗涤液少量于试管中，滴加BaCl2溶液，若
没有沉淀出现，则说明洗涤干净
解析：产品是否洗涤干净，可通过滴加BaCl2溶液检测洗涤液中是否存在S 来鉴定，检测的方法是取最后一次洗涤液少量于试管中，滴加BaCl2溶液，若没有沉淀出现，则说明洗涤干净。
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Ⅲ.磺化度的测定
称取0.500 g干燥的磺化聚苯乙烯样品于锥形瓶，用苯—甲醇混合液溶解，
以酚酞为指示剂，用0.100 0 mol·L－1 NaOH—甲醇标准溶液滴定至终点，
消耗标准液体积为10.00 mL，计算磺化度。
已知：
ⅰ.R—SO3H＋NaOH R—SO3Na＋H2O。
ⅱ.聚苯乙烯链节的式量为104，磺化聚苯乙烯中含磺酸基链节的式量为
184。
（5）该样品的磺化度＝ （磺化度＝
×100％，保留两位有效数字）。
25％
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解析：磺化聚苯乙烯中含磺酸基链节的物质的量为0.100 0 mol·L－1×0.010 L＝1×10－3 mol，则含磺酸基链节的质量为1×10－3 mol×184 g·mol－1＝0.184 g，聚苯乙烯链节的质量为0.500 g－0.184 g＝0.316 g，聚苯乙烯链节的物质的量为 mol，所以该样品的磺化度＝ ×100％≈25％。
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（6）若样品未充分干燥，将导致测得的磺化度 （填“偏
高”“偏低”或“无影响”）。
偏低
解析：若样品未充分干燥，测得含磺酸基链节的质量不变，聚苯乙烯链节的质量偏大，将导致测得的磺化度偏低。
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4. 氰化物是指含有氰基或氰根离子的一类化合物，广泛应用于工业与
农业中。
（1）工业上以甲烷和氨气为原料在高温和催化剂的作用下发生反应Ⅲ
制备HCN。
反应Ⅰ：2CH4（g）＋3O2（g）＋2NH3（g） 2HCN（g）＋6H2O
（g）　ΔH1＝－475 kJ·mol－1
反应Ⅱ：2H2O（g） O2（g）＋2H2（g）　ΔH2＝＋484
kJ·mol－1
则反应Ⅲ：CH4（g）＋NH3（g） HCN（g）＋3H2（g）　ΔH
＝ 。
＋488.5 kJ·mol－1
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解析：由盖斯定律得反应Ⅲ＝ ，故ΔH＝
＝ ＝＋488.5 kJ·mol－1。
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①0～10 min内用CH4表示的平均反应速率为 mol·L－1·min－1。若保持温度不变，再向容器中加入CH4和H2各1 mol，则此时v
正 （填“＞”“＝”或“＜”）v逆。
②由实验得到v正（NH3）-c（NH3）的关系如图甲表示。当x点升高到某一温度后，反应重新达到平衡，则x点将移动到图甲中的 （填字母）点。
0.05
＜
c
（2）在一定温度条件下，向1 L恒容密闭容器中加入2 mol CH4和2 mol NH3发生反应Ⅲ，10 min时反应达到平衡，此时NH3的体积分数为30％。
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解析：在一定温度条件下，向1 L恒容密闭容器中加入2 mol CH4和2 mol NH3发生反应Ⅲ，10 min时反应达到平衡，此时NH3的体积分数为30％，设0～10 min内CH4变化浓度为x mol·L－1，由三段式得
CH4（g）＋NH3（g） HCN（g）＋3H2（g）
　起始/
（mol·L－1） 2 2 0 0
　变化/
（mol·L－1） x x x 3x
　平衡
（mol·L－1） 2－x 2－x x 3x
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×100％＝30％，解得x＝0.5，在此温度下，平衡常数K＝ ＝0.75。①0～10 min内用CH4表示的平均反应速率为 ＝0.05 mol·L－1·min－1；若保持温度不变，再向容器中加入CH4和H2各1 mol，则此时Q＝ ≈2.08＞0.75，平衡逆向移动，则此时v正＜v逆；②当x点升高到某一温度后，由于该反应ΔH＞0，升高温度，平衡正向移动，c（NH3）减小，而v正（NH3）增大，反应重新达到平衡，则x点将移动到图甲中的c点。
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（3）Cu2＋可作H2O2氧化废水中CN－的催化剂，氧化过程中总氰化物
（CN－、HCN等）去除率随溶液初始pH变化如图乙所示。当溶液
初始pH＞10时，在一段时间内总氰化物去除率下降的原因可能
是

。
随着pH升高，c（OH－）逐渐增大，c（Cu2＋）减小，催化
剂的催化效率降低；或过氧化氢在碱性条件下不稳定，易分解；
或过氧化氢在碱性条件下氧化性减弱
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解析：由于随着pH升高，c（OH－）逐渐增大，c（Cu2＋）减小，催化剂的催化效率降低；或过氧化氢在碱性条件下不稳定，易分解；或过氧化氢在碱性条件下氧化性减弱，所以当溶液初始pH＞10时，在一段时间内总氰化物去除率下降。
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（4）常温下，Cd2＋—CN－溶液体系中存在平衡关系：Cd2＋＋CN－
[Cd（CN）]＋、[Cd（CN）]＋＋CN－ [Cd（CN）2]、[Cd
（CN）2]＋CN－ [Cd（CN）3]－、[Cd（CN）3]－＋CN－ [Cd
（CN）4]2－，平衡常数依次为K1、K2、K3、K4。含Cd物种的组
分分布分数δ、平均配位数 与lg c（CN－）的关系如图丙所示。
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已知：c0（HCN）＝1 mol·L－1（过程中HCN浓度几乎不变），Ka（HCN）＝10－10；lg K1＝5.5，lg K2＝5.1，lg K3＝4.6，lg K4＝3.6；平均配位数 ＝ ，其中M代表中心离子，L代表配体。
①曲线Ⅱ代表的含Cd微粒为 。
②[Cd（CN）4]2－ Cd2＋＋4CN－的平衡常数为 。
[Cd（CN）]＋
10－18.8
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③下列有关说法中，正确的是 （填字母）。
A. 降低pH，有利于生成
B. pH＝7时，c ＞c ＞c
C. 平衡后加水稀释，[Cd（CN）2]与 的浓度之比增大
BC
④a点时， ＝ （结果保留2位有效数字）。
3.4
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解析：由题图丙和平衡关系知，当CN－浓度很小时，Cd2＋浓度较大，故曲线Ⅰ为Cd2＋，随着CN－浓度的增大，Cd2＋＋CN－ [Cd（CN）]＋正向移动，Cd2＋浓度减小，[Cd（CN）]＋浓度增大，故曲线Ⅱ为[Cd（CN）]＋，由此得曲线Ⅲ为 ，曲线Ⅳ为 ；② Cd2＋＋4CN－的平衡常数为K＝ ＝ ＝10－18.8；③A项，降低pH，氢离子浓度增大，由于Ka（HCN）＝10－10不变，故CN－浓度减小， ＋CN－ [Cd（CN）4]2－平衡逆向移动，不利于生成 ，错误；
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B项，pH＝7时，c（CN－）＝ ＝ mol·L－1＝10－3 mol·L－1，
由题图丙知，此时c ＞c ＞
c ，正确；C项，平衡后加水稀释，c（CN－）减小，故[Cd
（CN）2]与 的浓度之比增大，正确；④a点时，微粒Cd2＋和
[Cd（CN）]＋可以忽略， 和 的浓度相同，
故K4＝ ＝3.6，得出c（CN－）＝10－3.6 mol·L－1，K3＝104.6＝
，得出c ＝c ＝
10c ， ＝ ≈3.4。
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