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增分练（三）
1.铊（Tl）本身是一种剧毒物质，为毒性最大的金属元素之一，但是铊在工业中的用途非常广泛，主要存在于一些矿物和工业废水中，也可以从含铊的合金中提取。从某铅锌厂的富铊灰（主要成分为PbO、FeO、Fe2O3、ZnO、Tl2O）中回收铊的工艺流程如图所示：
已知：
①在氯化物—硫酸水溶液中，铊元素以形式存在；
②萃取过程的反应原理为H＋＋R＋HRTlCl4。
请回答下列问题：
（1）基态81Tl原子核外电子的运动状态有　　　种。
（2）“浸取Ⅰ”过程中为提高铊的浸取速率，可采取的措施有　　　　　　　　　　　　　　　　　（写出两条）。
（3）写出“浸取Ⅰ”中Tl2O发生反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　，“滤渣”的主要成分是　　　　（填化学式）。
（4）请从化学平衡的角度解释“反萃取”过程中加入CH3COONH4溶液的原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（5）写出“还原氯化沉淀”中反应的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（6）通过沉淀法也可以去除工业废水中的Tl＋和Tl3＋。
①已知Ksp（Tl2S）＝5×10－21，某地区规定工业污水中铊的污染物排放限值为5.1×10－3 mg·L－1，若铊的含量符合国家排放限值，则处理后的废水中c（S2－）≥　　　　mol·L－1（假设污水中铊全部以Tl＋形式存在）。
②向含铊废水中加入溴水，使Tl＋充分被氧化成Tl3＋，调节溶液pH，沉淀去除铊元素。若pH过大，铊元素去除率下降的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.NaHCO3用途广泛。某实验小组同学围绕NaHCO3开展如下实验活动。
Ⅰ.配制溶液
（1）配制500 mL 0.10 mol·L－1的NaHCO3溶液，需要称量NaHCO3固体的质量为　　　　g。
（2）配制上述溶液的过程中，用到的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、胶头滴管外，还有　　　　　（填字母）。
Ⅱ.实验探究
探究温度对0.10 mol·L－1 NaHCO3溶液pH的影响，进行如下实验（不考虑水的挥发）。
实验序号 操作 测试温度（T） pH
1 采用水浴加热，将0.10 mol·L－1 NaHCO3溶液从25 ℃持续升温至65 ℃，每隔10 ℃测量并记录溶液pH 25 ℃ A1
35 ℃ A2
45 ℃ A3
55 ℃ A4
65 ℃ A5
（3）NaHCO3溶液显碱性的原因是　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　（用离子方程式表示）。
（4）实验1中测得A1＞A2＞A3，可知当25 ℃≤T≤45 ℃时，0.10 mol·L－1 NaHCO3溶液的pH随温度升高而减小，这主要是Kw改变与水解平衡移动共同作用的结果，其中　　　　　　发挥主导作用。实验1中测得A5＞A4＞A3，且当45 ℃＜T≤65 ℃时，实验过程中观察到有气泡产生。
（5）针对（4）中实验现象，小组同学继续开展探究。
查阅资料：NaHCO3溶液中存在平衡：2HCCO2↑＋H2O＋C。
提出猜想：对于0.10 mol·L－1 NaHCO3溶液，当25 ℃≤T≤45 ℃时，该反应进行程度很小；当45 ℃＜T≤65 ℃时，该反应进行程度明显增大。
实验验证：该小组同学设计如下方案进行实验，进一步验证猜想。补充表格内容。
实验序号 操作 测试温度 pH
2 采用水浴加热，①　　　　　，然后冷却至25 ℃，并记录溶液pH 25 ℃ B1
3 采用水浴加热，将0.10 mol·L－1 NaHCO3溶液从25 ℃升温至65 ℃，然后冷却至25 ℃，并记录溶液pH 25 ℃ B2
实验结论：②根据实验1～3的结果，小组同学认为猜想成立，其判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
拓展总结：③NaHCO3溶液中存在HC的自偶电离平衡：2HCH2CO3＋C；25 ℃时，HC自偶电离的平衡常数为　　　　　 [保留两位有效数字；已知：25 ℃时，Ka1（H2CO3）＝4.2×10－7；Ka2（H2CO3）＝5.6×10－11]。当温度升高时，H2CO3更易分解，CO2从体系逸出，促进了NaHCO3在溶液中的分解。
（6）写出NaHCO3在生产或生活中的一种应用：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3.为实现碳中和，将CO2在一定条件下转化为化工原料，其中CO2和H2可发生如下两个平行反应：
①CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH1＝＋41.17 kJ·mol－1　ΔS1＝＋42.08 J·mol－1·K－1
②CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH2＝－48.97 kJ·mol－1　
ΔS2＝－177.16 J·mol－1·K－1
（1）根据所给信息，若要反应②自发进行，需要控制温度范围为　　　　　℃（保留一位小数）。
（2）将CO2和H2按物质的量之比1∶3通入刚性密闭容器中，在催化剂作用下发生反应①和反应②，在相同的时间内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如下表所示。
［已知：X代表CH3OH的选择性，CH3OH的选择性＝×100％，Y代表甲醇的产率％］
温度/K 催化剂A[CZ（Zr-1）T] 催化剂B（CZT）
X（甲醇选择性） Y（甲醇产率） X（甲醇选择性） Y（甲醇产率）
483 38 2 19 0.9
503 26 4.5 33 2.2
523 23 3.9 30 1.9
543 18 3 25 1.8
563 16 3 25 1.6
①在上述条件下合成甲醇的工业条件是　　　　（填字母）。
A.483 K　　　　　　B.503 K
C.催化剂B（CZT） D.催化剂A[CZ（Zr-1）T]
②503 K以上，升高温度导致CO2的转化率增大，甲醇的产率降低，可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）假设在容器容积不变的条件下只发生上述反应②，下列说法中，能判断反应②达到平衡状态的有　　　　（填字母）。
A.混合气体总压强不再变化
B.断裂3 mol H—H的同时断裂2 mol O—H
C.CO2和H2的物质的量之比不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
E.混合气体的密度不再变化
F.c（H2O）保持不变
（4）若容积不变的密闭容器中只发生上述反应①，在进气比n（CO2）∶n（H2）不同、温度不同时，测得相应的CO2平衡转化率如图所示。则B和D两点的温度：T（B）　　　　（填“＜”“＞”或“＝”）T（D）。
（5）250 ℃，在甲（容积为4 L）、乙（容积为2 L）两刚性容器中分别充入2 mol CO2和6 mol H2在适宜的催化剂作用下发生反应②，容器内总压强随时间变化如图所示：
①其中B曲线对应　　　　　（填“甲”或“乙”）容器中压强的变化情况。
②利用图中数据计算250 ℃该反应的分压平衡常数Kp＝　　　　　MPa－2（结果用分数表示）。
4.艾曲波帕（K）可用于治疗短期特发性血小板减少性紫癜，其合成路线如图所示。
（1）A的化学名称为　　　　　　　　　。
（2）写出A→B的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）设计B→C和D→F两个步骤的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。
（4）F的结构简式为　　　　　　　　　　。
（5）Ⅰ的结构为。
①Ⅰ中官能团的名称为　　　　　。
②Ⅰ的同分异构体中，同时满足下列条件的有　　　　　种（不考虑立体异构）。
a.分子内有一个五元环
b.只含醛基和羟基两种官能团
c.同一个碳原子上不能连两个羟基
③Ⅰ可以与Na反应生成Na＋[]－，是因为其分子中碳原子上的氢活性很强，从结构角度解释氢活性很强的原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（6）参照上述流程，以和为有机原料，合成另一种试剂L，写出合成路线　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
4 / 4主观题增分练
增分练（一）
1.（1）
（2）增大NaOH溶液的浓度、升高温度、搅拌（任写两项即可）
（3）过滤速率快，能得到较干燥的沉淀
（4）TiO2＋＋（x＋1）H2OTiO2·xH2O↓＋2H＋
（5）使溶液中V尽可能多地转化为NH4VO3沉淀
（6）0.118
（7）WO3＋2AlW＋Al2O3
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。（2）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。（3）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）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）H2OTiO2·xH2O↓＋2H＋。（5）“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＋VNH4VO3↓，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。（6）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。（7）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＋2AlW＋Al2O3。
2.（1）甲苯　氧化反应
（2）　
（3）＋NaOH＋NaCl
（4）4　
（5）CH4CH3Cl
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。（2）由以上分析可知：D的结构简式应为；F的结构简式为。（3）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＋NaCl。（4）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。（5）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CH4CH3Cl。
3.（1）10 mL量筒（或量筒）　玻璃棒
（2）（CH3CO）2O＋H2SO4（浓）CH3COOSO3H＋CH3COOH
（3）恒压滴液漏斗　热水浴　a
（4）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
（5）25％　（6）偏低
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。（2）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。（3）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。（4）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。（5）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％。（6）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。
4.（1）＋488.5 kJ·mol－1
（2）①0.05　＜　②c
（3）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
（4）①[Cd（CN）]＋　②10－18.8　③BC　④3.4
解析：（1）由盖斯定律得反应Ⅲ＝，故ΔH＝＝＝＋488.5 kJ·mol－1。（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％，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
×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。（3）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。（4）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；②Cd2＋＋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；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。
增分练（二）
1.（1）抑制Cu2＋的水解　（2）CuSO4＋4NH3·H2O[Cu（NH3）4]SO4＋4H2O　相比于N原子，O原子电负性更大，对孤电子对控制力更强，形成配位键的稳定性弱　（3）乙醇的极性小，一水合硫酸四氨合铜在乙醇中的溶解度小　（4）减压蒸馏　（5）平面正方　（6）AC　（7）81.3％
解析：在锥形瓶中加入约50 mL水，将16 g无水硫酸铜晶体缓慢地加入锥形瓶中，同时加入3～5 mL稀硫酸抑制Cu2＋的水解，制成饱和硫酸铜溶液，再向饱和硫酸铜溶液中加入氨水，发生反应：CuSO4＋4NH3·H2O[Cu（NH3）4]SO4＋4H2O，制得[Cu（NH3）4]SO4，摇匀后抽滤使溶液中不含不溶物，将得到的溶液倒入烧杯，向溶液中缓慢加入乙醇，降低[Cu（NH3）4]SO4的溶解度，使其结晶析出，得到[Cu（NH3）4]SO4·H2O，再用体积比氨水∶乙醇＝1∶2的溶液洗涤所得产品，之后再一次用95％乙醇清洗产品。（1）由于Cu2＋易发生水解，加稀硫酸的目的为抑制Cu2＋的水解。（2）CuSO4与氨水反应生成了[Cu（NH3）4]SO4，化学方程式为CuSO4＋4NH3·H2O[Cu（NH3）4]SO4＋4H2O；实验过程中，[Cu（H2O）4]2＋转化成了，说明NH3比H2O更容易和Cu2＋结合，从结构角度考虑，主要考虑形成的配位键的稳定性。（3）加入乙醇后，析出了[Cu（NH3）4]SO4·H2O晶体，说明[Cu（NH3）4]SO4·H2O在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，根据“相似相溶”的规律，乙醇的极性弱于水的极性。（4）硫酸铵受热易分解，那就设法降低蒸馏的温度，减压蒸馏可以降低乙醇的沸点，使其在较低温度下蒸馏出来，从而避免硫酸铵分解。（5）若将四氨合铜离子中的两个NH3换成Cl－，则存在顺式和反式两种不同的立体异构体，说明其不是正四面体结构，则应为平面正方形结构。（6）减压过滤可加速过滤，并使沉淀抽吸的较干燥；因为胶状沉淀在快速过滤时易透过滤纸，沉淀颗粒太小，则易在滤纸上形成一层密实的沉淀，溶液不易透过，所以减压过滤不宜过滤胶状沉淀和颗粒太小的沉淀。（7）原料为16 g CuSO4，物质的量为0.1 mol，理论上产生[Cu（NH3）4]SO4·H2O 0.1 mol，质量为24.6 g。实际产量为20 g，产率＝×100％≈81.3％。
2.（1）高温　（2）①CD　②　（3）①添加P-Li4SiO4吸附剂，降低了二氧化碳浓度，反应Ⅱ、Ⅲ平衡正向移动，t1 min后P-Li4SiO4吸附剂失效　②CO2＋C2CO　（4）B
解析：（1）反应Ⅱ：CH4（g）＋2H2O（g）CO2（g）＋4H2（g），为熵增的反应，根据盖斯定律可得ΔH2＝ΔH1＋ΔH3＞0，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0时反应可自发进行，则在高温条件下反应Ⅱ可自发进行。（2）①原料气中的S元素会使催化剂中毒，所以需对原料气进行脱硫等净化处理，A正确；提高水碳比，有利于提高H2的产率，B正确；反应Ⅱ为气体分子数增多的反应，其他条件不变，压缩容器容积，压强增大，反应Ⅱ的平衡逆向移动，C错误；催化剂能降低反应活化能，提高反应速率，但不能提高原料平衡利用率，D错误；②根据原子守恒进行计算：由C原子守恒可知剩余甲烷的物质的量：n（CH4）＝（a－m－n）mol，由O原子守恒可知剩余水的物质的量：n（H2O）＝（3a－m－2n）mol，由H原子守恒可知生成氢气的物质的量：n（H2）＝[4a＋3a×2－2（3a－m－2n）－4（a－m－n）]mol＝（3m＋4n）mol，反应Ⅲ的平衡常数K＝＝。（3）①添加P-Li4SiO4吸附剂，降低了二氧化碳浓度，反应Ⅱ、Ⅲ平衡正向移动；t1 min后P-Li4SiO4吸附剂失效，氢气平衡含量降低，二氧化碳、一氧化碳和甲烷平衡含量升高，最后与无添加吸附剂时的含量相同；②实验时发现t1 min后CO2的平衡含量低于理论平衡值，CO的平衡含量高于理论平衡值，可能的原因是CO2＋C2CO。（4）钯膜只允许H2通过，不允许CO2通过，对H2分子的透过具有选择性，A正确；过程2：2H*，其活化能E（正）＜E（逆），为放热反应，则过程4为吸热过程，B错误；加快钯膜内H*迁移，平衡2H*正向移动，有利于H2的解离，反应平衡正移，可以提高原料的利用率，C正确；常用N2将过程5中的H2吹扫出反应器，增大钯膜两侧的压强差，提高过程1、3速率而促进反应，D正确。
3.（1）3d14s2　（2）①随着碳原子数增加，烃基推电子能力增强，O—H更难断裂，（RO）3PO产率降低　②SO2　2　③（NH4）3PO4＋Sc（NO3）3ScPO4↓＋3NH4NO3
（3）Sc2（C2O4）3·H2O　2Sc2（C2O4）3＋3O22Sc2O3＋12CO2　（4）4　×1023
解析：磷精矿中加入硝酸酸浸，二氧化硅不反应，过滤得到滤渣1，稀土元素钪、铁及钙元素进入滤液，加入萃取剂萃取出稀土元素钪，然后加入试剂X（SO2）将三价铁转化为二价铁，通入氨气，调节pH分离出含有稀土元素钪的固相，再加入硝酸溶解，加入硫酸将钙元素转化为硫酸钙（滤渣2）除去，滤液加入草酸分离出草酸钪晶体。（1）钪为21号元素，基态钪原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，核外价电子排布式为3d14s2。（2）①由表可知：随—R中碳原子数增加，（RO）3PO产率降低，从结构的角度分析原因：随着碳原子数增加，烃基推电子能力增强，O—H更难断裂，（RO）3PO产率降低；②由题图1可知，亚铁离子与Sc3＋的分离效果更好，则试剂X为将铁离子转化为亚铁离子的物质，故应选择SO2，二氧化硫和铁离子反应生成亚铁离子和硫酸，利于铁元素与Sc3＋的分离，结合图像可知，应调节pH为2，此时Sc3＋几乎完全沉淀，而亚铁离子几乎没有沉淀，分离效果好；③总反应为通入NH3得到ScPO4沉淀，反应ⅰ.H3PO4＋3NH3（NH4）3PO4，则反应ⅱ为（NH4）3PO4和稀土元素钪的硝酸盐转化为ScPO4沉淀的反应：（NH4）3PO4＋Sc（NO3）3ScPO4↓＋3NH4NO3。（3）设起始时Sc2（C2O4）3·6H2O的物质的量为1 mol，质量为462 g，由题图2可知，250 ℃时，减少的质量为462 g×19.5％≈90 g，＝5 mol，即晶体失去5个结晶水，故250 ℃时晶体的主要成分是Sc2（C2O4）3·H2O；250～550 ℃固体减少的质量为462 g×3.9％≈18 g，可知550 ℃时晶体的主要成分是Sc2（C2O4）3，850 ℃时剩余固体的质量为462 g×（1－19.5％－3.9％－46.8％）≈138 g，除去钪元素质量后剩余质量为138 g－2 mol×45 g·mol－1＝48 g，应为氧元素的质量，＝3 mol，则850 ℃时晶体的化学式为Sc2O3，故550～850 ℃发生反应的化学方程式为2Sc2（C2O4）3＋3O22Sc2O3＋12CO2。（4）Sc的一种氢化物晶胞结构如图3，晶体中H周围与其最近的Sc的个数为4，根据均摊法得到，晶胞中Sc个数＝8×＋6×＝4，H为8个，表示的氢化物为H2Sc，NA为阿伏加德罗常数的值，晶胞质量为m＝ g，晶胞参数为a nm，晶胞体积为V＝（a×10－7）3 cm3，则该晶胞的密度ρ＝＝×1023 g·cm－3。
4.（1）13　（2）间苯二酚　（3）取代反应　碳碳双键
（4）＋HC（OC2H5）3＋3CH3CH2OH
（5）4　（或）
（6）
解析：由有机物的转化关系可知，在光照条件下与氯气发生取代反应生成，则B为；与氰化钠发生取代反应生成，在酸性条件下发生水解反应生成，一定条件下与发生已知信息中的取代反应生成，则E为；催化剂作用下与HC（OC2H5）3反应生成和乙醇，氢氧化钠作用下与发生取代反应生成。（1）分子中苯环为平面结构，由三点成面可知，该分子中最多有13个原子共平面。（2）由分析可知，E的结构简式为，其名称为间苯二酚。（3）由分析可知，反应⑥为在氢氧化钠作用下与发生取代反应生成、溴化钠和水，由J的结构简式可知，其含有的无氧官能团为碳碳双键。（4）由题干信息可知，H为催化剂，F和G反应生成I和另一种有机物X的反应为在催化剂作用下与HC（OC2H5）3反应生成和乙醇，反应的化学方程式为＋HC（OC2H5）3＋3CH3CH2OH。（5）F的同系物K，相对分子质量比F大28，说明K分子比F分子多2个碳原子，K的同分异构体能发生水解反应，水解后只生成两种产物，水解产物均只有4种不同化学环境的等效氢原子，且都能与氯化铁溶液发生显色反应，说明K的同分异构体分子中含有2个苯环、1个酚酯基、1个酚羟基，可以视作2个甲基取代了分子中苯环对称位置上的氢原子，共有4种，其中水解产物核磁共振氢谱峰面积比为6∶2∶1∶1的结构简式为、。（6）在酸性条件下发生水解反应生成，则N为；与发生取代反应生成，催化剂作用下与HC（OC2H5）3反应生成。由分析可知，N的结构简式为。
增分练（三）
1.（1）81
（2）搅拌、适当升温、增大混合液浓度等
（3）5Tl2O＋4KMnO4＋21H2SO45Tl2（SO4）3＋4MnSO4＋21H2O＋2K2SO4　PbSO4
（4）CH3COO－与H＋反应，减小H＋浓度，平衡逆向移动，使Tl元素以形式重新进入水层
（5）＋S＋H2OS＋TlCl↓＋3Cl－＋2H＋
（6）①8×10－6　②Tl（OH）3沉淀又转化成[Tl（OH）4]－进入溶液
解析：富铊灰的主要成分有PbO、Fe2O3、FeO、ZnO、Tl2O等，富铊灰中加入KMnO4、H2SO4的混合溶液浸取时ZnO转化为ZnSO4，PbO转化为PbSO4，Fe2O3转化为Fe2（SO4）3，FeO被氧化为 Fe2（SO4）3，再加入NaCl溶液，Tl2O转化为，过滤所得滤液中加入萃取剂发生反应H＋＋R＋HRTlCl4，然后反萃取得到，加入还原剂还原、氯化和沉淀得到 TlCl，TlCl“焙烧”“水浸”得到 Tl2SO4溶液，最后加入锌发生置换反应得到 Tl和ZnSO4溶液。（1）基态81Tl原子核外电子的运动状态有81种。（2）“浸取Ⅰ”过程中为提高铊的浸取速率，可采取的措施有搅拌、适当升温、增大混合液浓度等。（3）“浸取Ⅰ”中Tl2O被高锰酸钾氧化为Tl3＋，根据得失电子守恒及元素守恒得化学方程式为5Tl2O＋4KMnO4＋21H2SO45Tl2（SO4）3＋4MnSO4＋21H2O＋2K2SO4；“滤渣”的主要成分是PbSO4。（4）“反萃取”过程中加入CH3COONH4，CH3COO－与H＋反应，减小H＋浓度，平衡逆向移动，使Tl元素以形式重新进入水层。（5）“还原氯化沉淀”中反应的离子方程式：＋S＋H2OS＋TlCl↓＋3Cl－＋2H＋。（6）①c（Tl＋）＝＝2.5×10－8 mol·L－1，Ksp（Tl2S）＝c2（Tl＋）·c（S2－）＝5×10－21 c（S2－）＝＝ mol·L－1＝8×10－6 mol·L－1；②Tl与Al同族，Tl（OH）3与Al（OH）3化学性质相似，能溶于碱溶液中，当pH过大时，Tl的主要存在形式为[Tl（OH）4]－，即Tl（OH）3沉淀又转化成[Tl（OH）4]－进入溶液，因此Tl元素去除率下降。
2.（1）4.2
（2）BD
（3）HC＋H2OH2CO3＋OH－
（4）Kw改变
（5）①将0.10 mol·L－1NaHCO3溶液从25 ℃升温至45 ℃　②B2＞B1≈A1（或B1≈A1、B2＞B1或B1≈A1、B2＞A1）
③1.3×10－4
（6）治疗胃酸过多、用于制作膨松剂等（任写一种即可）
解析：（1）配制500 mL 0.10 mol·L－1的NaHCO3溶液，需要称量NaHCO3固体的质量为0.5 L×0.10 mol·L－1×84 g·mol－1＝4.2 g。（2）配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤为计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶等，用到的玻璃仪器：烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、500 mL容量瓶，缺少的玻璃仪器为500 mL容量瓶和烧杯，答案为B、D。（3）碳酸氢根离子水解导致碳酸氢钠溶液显碱性，离子方程式为HC＋H2OH2CO3＋OH－。（4）当25 ℃≤T≤45 ℃时，0.10 mol·L－1 NaHCO3溶液的pH随温度升高而减小；而升高温度，Kw增大，使c（H＋）增大，pH减小；温度升高，水解平衡向右移动，使c（OH－）增大，pH增大，而溶液的pH随温度升高而减小，说明Kw的改变发挥了主导作用。（5）①实验2和实验3要验证提出的猜想，需要将0.10 mol·L－1 NaHCO3溶液升高到45 ℃及以上，再降低到室温，比较pH的变化，如果pH升高说明发生了反应：2HCCO2↑＋H2O＋C，根据实验3的操作，实验2的操作为采用水浴加热，将0.10 mol·L－1 NaHCO3溶液从25 ℃升温至45 ℃，然后冷却至25 ℃，记录pH；②如果在45 ℃＜T≤65 ℃时，升高温度，反应2HCCO2↑＋H2O＋C进行程度明显增大，则实验3的pH会比实验2大，而实验2的pH与A1接近，即B2＞B1≈A1；③根据碳酸氢根离子的自偶电离方程式：2HCH2CO3＋C，自偶电离平衡常数K＝，Ka1＝，Ka2＝，＝＝K，即HC自偶电离平衡常数K＝＝≈1.3×10－4。（6）NaHCO3在生产或生活中可用于制作膨松剂、治疗胃酸过多等。
3.（1）低于3.4　（2）①BD　②温度升高，反应速率加快，反应①是吸热反应，向正反应方向进行，相同时间内消耗CO2量增多，故CO2转化率增大；反应②为放热反应，升高温度，反应向左进行，制甲醇以反应②为主，甲醇的选择性降低，故甲醇的产率降低　（3）ADF　（4）＜　（5）①甲　②
解析：（1）根据反应自发进行的条件，若反应②自发进行，则自由能变ΔG＝ΔH－TΔS＝－48.97 kJ·mol－1－（－177.16 J·mol－1·K－1×10－3 kJ·J－1）T＝－48.97 kJ·mol－1－（－0.177 16 kJ·mol－1·K－1）T＜0，解得T＜276.4 K，即低于276.4－273＝3.4 ℃。（2）①根据表格中的数据绘制图像，根据甲醇的选择性和甲醇产率最高的点寻找温度，再根据温度相同时甲醇选择性和甲醇产率较高的点找催化剂。温度选503 K，催化剂选催化剂A[CZ（Zr-1）T]，选BD；②503 K以上，升高温度导致CO2的转化率增大，甲醇的产率降低，可能的原因是温度升高，反应速率加快，反应①是吸热反应，向正反应方向进行，相同时间内消耗CO2量增多，故CO2转化率增大；反应②为放热反应，升高温度，反应向左进行，制甲醇以反应②为主，甲醇的选择性降低，故甲醇的产率降低。（3）A项，反应②为气体分子数减小的反应，气体压强是变化的量，压强不再变化，说明反应达到平衡，正确；B项，水中和甲醇中都含有O—H，则断裂3 mol H—H的同时断裂2 mol O—H不能证明正、逆反应速率相等，不能证明反应达到平衡，错误；C项，若加入的CO2和H2物质的量之比等于化学计量数之比，任何时候CO2和H2的物质的量之比都不变，CO2和H2的物质的量之比不再变化，不能说明正、逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，错误；D项，气体物质的总质量不变，反应的气体分子数减小，气体的总物质的量是变化的量，气体平均相对分子质量是变化的量，当气体平均相对分子质量不再变化，说明反应达到平衡，正确；E项，容器的容积不变，且反应物和产物都是气体，总质量不变，则混合气体的密度不是变量，密度不变，不能证明反应达到平衡，错误；F项，c（H2O）保持不变，容器容积不变，则水的物质的量不再变化，说明反应达到平衡，正确。（4）B点进气比n（CO2）∶n（H2）＝1∶1，设投料均为1 mol，CO2转化率为60％，则平衡后CO2、H2、CO、H2O分别为0.4 mol、0.4 mol、0.6 mol、0.6 mol，反应为气体分子数不变的反应，则此时KB＝＝2.25；同理，D点进气比n（CO2）∶n（H2）＝1.5∶1，KD＝3，由B至D平衡常数变大，且反应①为吸热反应，升高温度平衡正向移动，故B和D两点的温度：T（B）＜T（D）。（5）①甲、乙两刚性容器中分别充入相同量的CO2和H2，曲线B的总压强始终小于曲线A，所以曲线B代表的容器应该是容积较大的甲容器；②根据图中的A曲线可知，反应前容器的总压强为4 MPa，达到平衡后总压强为2.8 MPa，设CO2转化了x MPa，根据同温同压下气体的压强与物质的量成正比，则可列三段式如下：
　 　　CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）
起始/MPa 1 3 0 0
转化/MPa x 3x x x
平衡/MPa 1－x 3－3x x x
则有（1－x）＋（3－3x）＋x＋x＝2.8，x＝，则Kp＝＝＝ MPa－2。
4.（1）邻溴苯酚（或2-溴苯酚）
（2）＋HNO3＋H2O
（3）保护酚羟基，将硝基还原为氨基
（4）
（5）①酯基、酮羰基　②6　③酮羰基和酯基中氧的电负性大于碳，导致其中碳原子的正电性增强，继而使亚甲基中的碳氢键极性增强
（6）
解析：A为，A与硝酸发生取代反应生成的B为，B与CH3I发生取代反应生成的C为，C与发生取代反应生成的D为，E发生还原反应生成的F为，F与J反应生成艾曲波帕（K）。（1）A为，因此A的化学名称为邻溴苯酚或2-溴苯酚。
（2）A与硝酸发生取代反应生成的B为，A→B的化学方程式：＋HNO3＋H2O。
（3）设计B→C和D→F两个步骤的目的是保护酚羟基，将硝基还原为氨基。（4）根据分析可知F的结构简式为。（5）①Ⅰ中官能团的名称为酯基、酮羰基；②Ⅰ的分子式为C6H10O3，不饱和度为2，其同分异构体满足下列条件：a.分子内有一个五元环；b.只含醛基和羟基两种官能团，说明没有含氧杂环；c.同一个碳原子上不能连两个羟基。由此可知符合条件的同分异构体有：、、、、、，共有6种；③Ⅰ可以与Na反应生成Na＋[]－，是因为I分子中酮羰基和酯基中氧的电负性大于碳，导致其中碳原子的正电性增强，继而使亚甲基中的碳氢键极性增强。（6）根据题干中的合成路线，以和为有机原料，合成另一种试剂L（），合成路线为
。
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