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專題專項訓練（八）有機合成與推斷
1.(2016·福州質(zhì)檢)阿斯巴甜(APM)是一種甜度高、味美而熱量低的甜味劑，其結構簡式如圖所示。
(1)下列關于APM的說法中，不正確的是________(填字母)。
A．屬于糖類化合物
B．分子式為C14H18N2O5
C．既能與酸反應，又能與堿反應
D．能發(fā)生酯化反應，但不能發(fā)生加成反應
(2)APM在人體胃腸道酶作用下徹底水解生成的產(chǎn)物中，相對分子質(zhì)量最小的是________(填結構簡式)，其官能團名稱為________。
(3)苯丙氨酸( )是合成APM的原料之一。苯丙氨酸的一種合成途徑如下圖所示：
已知醛或酮可以發(fā)生如下反應：
①D→E的反應類型為________________。
②A的結構簡式為________________。
③寫出C→D反應的化學方程式：_______________________________________
________________________________________________________________________。
④某苯的同系物苯環(huán)上的一硝基取代物只有一種，該一硝基取代物W是苯丙氨酸的同分異構體。W的結構簡式為_______________________________________________。
解析：(1)由APM的結構簡式可知，其不屬于糖類化合物，能發(fā)生加成反應，A、D說法錯誤。(2)APM在人體胃腸道酶作用下徹底水解，考慮肽鍵和酯基水解，生成的產(chǎn)物中，相對分子質(zhì)量最小的是甲醇。(3)①由題目信息可知，D與HCN的反應是加成反應。②由合成途徑逆向推斷，結合題目信息，可推得A為苯乙烯。③C→D的反應是
的催化氧化反應。
2．(2016·常德模擬)有機物G是一種醫(yī)藥中間體，可通過如圖所示路線合成。A是石油化工的重要產(chǎn)品且分子中所有原子在同一平面上，H的分子式是C7H8。
已知：
請回答以下問題：
(1)A的結構簡式是________。
(2)H→I的化學反應方程式為________，B與銀氨溶液反應的化學方程式是_________________________________________________________。
(3)C→D的反應類型是________，I→J的反應類型是________。
(4)兩個E分子在一定條件下發(fā)生分子間脫水生成一種環(huán)狀酯的結構簡式是________________________________________________________________________。
(5)滿足以下條件的F的同分異構體(含F(xiàn))共有________(填數(shù)字)種。
①能與氯化鐵溶液發(fā)生顯色反應
②紅外光譜等方法檢測分子中有 結構
③苯環(huán)上有兩個取代基
其中能與碳酸氫鈉溶液反應且核磁共振氫譜測定有5個吸收峰的同分異構體的結構簡式為________________________________________________________________________。
3．(2015·江蘇高考)化合物F是一種抗心肌缺血藥物的中間體，可以通過以下方法合成：
(1)化合物A中的含氧官能團為________和________(填官能團名稱)。
(2)化合物B的結構簡式為______________________________________________；
由C→D的反應類型是________。
(3)寫出同時滿足下列條件的E的一種同分異構體的結構簡式________________________________________________________________________。
Ⅰ.分子中含有2個苯環(huán)
Ⅱ.分子中含有3種不同化學環(huán)境的氫
(4)已知：RCH2CNRCH2CH2NH2，請寫出以 為原料制備化合
物X( )的合成路線流程圖(無機試劑可任選)。合成流程圖示例如下：
CH3CHOCH3COOH
CH3COOCH2CH3
解析：(1)由化合物A的結構簡式知，其含氧官能團有醚鍵和醛基。
(2)由結構簡式可推知化合物A的分子式為C14H12O2，結合B的分子式C14H14O2可知，B是A中醛基還原為羥基的反應產(chǎn)物，故B的結構簡式為 。
觀察C、D的結構簡式，可看出D是C中—Cl被—CN取代的產(chǎn)物，故C→D的反應類型為取代反應。
(3)E的同分異構體中含有2個苯環(huán)，這一結構特點與E相同；由于E的分子中碳原子數(shù)較多，要求其同分異構體中含有3種不同化學環(huán)境的氫，則結構必須高度對稱。據(jù)此，滿足條件的E的同分異構體的結構簡式為
(4)可用逆推法分析。根據(jù)信息“RCH2CN
RCH2CH2NH2”可逆推：
結合題干信息可進一步逆推，
因此，以 為原料制備X的合成路線流程圖如下：
另一合成路線流程圖為
4．已知醛在一定條件下發(fā)生如下反應：
由枯茗醛合成兔耳草醛的傳統(tǒng)合成路線如圖所示：
(1)寫出試劑X的結構簡式：__________________________________________________。
(2)寫出有機物B的結構簡式：_______________________________________________。
(3)寫出有機物C ―→兔耳草醛的化學方程式：
________________________________________________________________________。
(4)以下是人們最新研究的兔耳草醛的合成路線，該路線原子利用率理論上可達100%：
試寫出D的結構簡式：____________。
(5)芳香族化合物Y與枯茗醛互為同分異構體，Y具有如下特征：
a．不能發(fā)生銀鏡反應，可發(fā)生消去反應；
b．核磁共振氫譜顯示：Y消去反應產(chǎn)物的環(huán)上只存在一種化學環(huán)境的氫原子。寫出Y可能的結構簡式：__________、__________。
解析：(1)～(3)分析題給新信息可知第一步反應是加成反應，其中一個醛分子打開碳氧雙鍵，另一個醛分子中的α－H加到它的羰基氧原子上，其余部分加到羰基碳原子上；加熱后發(fā)生消去反應，羥基與α－H脫水形成烯醛，應用這個反應，可增長醛類碳鏈。根據(jù)以上機理，結合枯茗醛與兔耳草醛的分子結構，參考合成路線中的試劑與反應條件，可推知：X是
CH3CH2CHO，利用新信息可得A、B的結構簡式分別為、
根據(jù)B―→C的反應條件可知B與H2發(fā)生加成反
應生成C。
(4)根據(jù)“該路線原子利用率理論上可達100%”，可知發(fā)生的是加成反應，結合框圖中的試劑及主要有機物反應前后結構的變化，可知D為 。
(5)根據(jù)信息“芳香族化合物”可知Y含有苯環(huán)；根據(jù)信息a可知Y不是醛類，且分子中含有醇羥基和碳碳雙鍵；根據(jù)信息b可知Y消去反應產(chǎn)物的苯環(huán)上有兩個相同的取代基且在對位。
5．(2016·昆明二調(diào))非那西汀是一種常用解熱鎮(zhèn)痛藥，其合成路線如圖所示：
已知：①D分子中碳元素的質(zhì)量分數(shù)為85.7%。其余為氫，分子中的所有原子在同一平面上；
請回答以下問題：
(1)A的化學名稱是________。
(2)B的結構簡式是_____________________________________________________。
(3)E分子的官能團名稱是________。F物質(zhì)在質(zhì)譜圖中的最大質(zhì)荷比是________。
(4)反應⑨的化學方程式是_______________________________________________。
其反應類型是____________________。
(5)非那西汀的同分異構體中能同時滿足如下條件：①苯環(huán)上只有兩個取代基，其中一個是—NH2，②能水解，其中一種水解產(chǎn)物能與鹽酸反應，但不能與氫氧化鈉反應，共有________種(不考慮立體異構)，寫出水解生成的兩種產(chǎn)物相對分子質(zhì)量差值最小的一種同分異構體的結構簡式：________________________。
解析：反應①為苯的氯代反應，A為氯苯。反應②為苯環(huán)上的硝化反應，由非那西汀的結構可知取代了氯原子對位上的氫，B的結構簡式為 ，由非那西汀的結構
可推知反應④為硝基的還原，C的結構簡式為 。由
及信息②可知G為CH3COONa。D為烴且碳的質(zhì)量分數(shù)為85.7%，可推知D中碳、氫原子個數(shù)比為1∶2；分子中所有原子在同一平面上，則D為乙烯。E為乙醇，被酸性高錳酸鉀溶液氧化為乙酸(F)。(5)去除苯環(huán)和—NH2外還有4個碳原子、2個氧原子、1個不飽和度，水解產(chǎn)物能與鹽酸反應，說明有氨基，不能與NaOH反應，說明苯環(huán)上不能連有酚羥基或羧基，另一取代基的結構可能為—CH2OOCCH2CH3、—CH2CH2OOCCH3、—CH(CH3)OOCCH3、
—CH2CH2CH2OOCH、—CH(CH3)CH2OOCH、
—CH2CH(CH3)OOCH、—C(CH3)2OOCH、
—CH(C2H5)OOCH，共8種，加上有鄰、間、對三種位置，共24種。
6．(2016·武漢調(diào)研)G(異戊酸薄荷醇酯)是一種治療心臟病的藥物。其合成路線如下：
已知：①A能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應
②RCH===CH2＋CO＋H2RCH2CH2CHO
(1)A的名稱為________。
(2)G中含氧官能團名稱為________。
(3)D的分子中含有________種不同化學環(huán)境的氫原子。
(4)E與新制的氫氧化銅反應的化學方程式為____________________________。
(5)寫出符合下列條件的A的所有同分異構體的結構簡式：
________________________________________________________________________。
a．分子中有6個碳原子在一條直線上；
b．分子中含有—OH。
(6)正戊醛可用作香料、橡膠促進劑等，寫出以乙醇為原料制備CH3(CH2)3CHO的合成路線流程圖(無機試劑任選)。合成路線流程圖示例如下：
H2C===CH2CH3CH2BrCH3CH2OH
解析：A分子式為C7H8O，遇FeCl3溶液顯色，說明含有酚羥基，結合G的結構可知甲
基與酚羥基處于鄰位，結構為 ；由信息③及G的結構可知C為
由C和G的結構可以反推出F為(CH3)2CHCH2COOH，E為(CH3)2CHCH2CHO，由信息②可知D為CH2===C(CH3)2。(5)由A的分子式可知不飽和度為4，分子中含有—OH，由于6個碳原子共直線，可知含有2個碳碳叁鍵。(6)利用信息④可知通過醛醛加成生成4個碳原子的有機物，再通過信息②生成5個碳原子的醛。
答案：(1)3-甲基苯酚(或間甲基苯酚)
(2)酯基
(3)2
(5)CH3—C≡C—C≡C—CH2—CH2OH
CH3—CH2—C≡C—C≡C—CH2OH
(6)CH3CH2OHCH3CHO
CH2CH===CHCHOCH3CH2CH2CH2OH
CH3CH2CH===CH2CH3CH2CH2CH2CHO
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專題專項訓練（二）無機化工流程
1．(2016·南通模擬)ZrO2常用作陶瓷材料，可由鋯英砂(主要成分為ZrSiO4，也可表示為ZrO2·SiO2，還含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等雜質(zhì))通過如下方法制取。
已知：①ZrO2能與燒堿反應生成可溶于水的Na2ZrO3，Na2ZrO3與酸反應生成ZrO2＋。
②部分金屬離子在實驗條件下開始沉淀和完全沉淀的pH如下表。
金屬離子
Fe3＋
Al3＋
ZrO2＋
開始沉淀時pH
1.9
3.3
6.2
沉淀完全時pH
3.2
5.2
8.0
(1)熔融時ZrSiO4發(fā)生反應的化學方程式為____________________________________，
濾渣Ⅰ的化學式為________。
(2)為使濾液Ⅰ的雜質(zhì)離子沉淀完全，需用氨水調(diào)pH＝a，則a的范圍是________；繼續(xù)加氨水至pH＝b時，所發(fā)生反應的離子方程式為_____________________________________。
(3)向過濾Ⅲ所得濾液中加入CaCO3粉末并加熱，得到兩種氣體。該反應的離子方程式為____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)為得到純凈的ZrO2，Zr(OH)4需要洗滌，檢驗Zr(OH)4是否洗滌干凈的方法是
________________________________________________________________________。
解析：(1)鋯英砂在NaOH熔融下，生成Na2ZrO3、Na2SiO3、Na[Al(OH)4]，F(xiàn)e2O3不溶，再加入HCl酸浸時，F(xiàn)e2O3溶解生成Fe3＋，Na2ZrO3轉(zhuǎn)化成ZrO2＋，Na2SiO3轉(zhuǎn)化成H2SiO3沉淀，Na[Al(OH)4]轉(zhuǎn)化成Al3＋，ZrSiO4與NaOH反應為非氧化還原反應，根據(jù)元素守恒可配平反應。(2)加入氨水，使Fe3＋、Al3＋雜質(zhì)除去，但不可使ZrO2＋沉淀，所以pH的范圍為5.2～6.2。繼續(xù)加入氨水，使ZrO2＋轉(zhuǎn)化為Zr(OH)4沉淀，根據(jù)電荷守恒知，產(chǎn)物有2 mol NH生成，根據(jù)N守恒知，反應物有2 mol NH3·H2O參加反應，根據(jù)H、O元素守恒知，反應物需要補充1 mol H2O。(3)NH水解顯酸性，加入CaCO3可生成CO2，同時促進了NH水解，生成NH3。(4)過濾Ⅲ處的濾液為NH4Cl，Zr(OH)4沉淀是否洗滌干凈，只要檢驗濾液中是否含有Cl－即可。
答案：(1)ZrSiO4＋4NaOH Na2SiO3＋Na2ZrO3＋2H2O
H2SiO3(或H4SiO4)
(2)5.2～6.2 ZrO2＋＋2NH3·H2O＋H2O===Zr(OH)4↓＋2NH
(3)2NH＋CaCO3Ca2＋＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O
(4)取最后一次洗滌液，向其中滴加稀硝酸，再滴加硝酸銀溶液，若無沉淀生成，則Zr(OH)4洗滌干凈
2．(2015·安徽高考)硼氫化鈉(NaBH4)在化工等領域具有重要的應用價值，某研究小組采用偏硼酸鈉(NaBO2)為主要原料制備NaBH4，其流程如下：
已知：NaBH4常溫下能與水反應，可溶于異丙胺(沸點：33 ℃)。
(1)在第①步反應加料之前，需要將反應器加熱至100 ℃以上并通入氬氣，該操作的目的是______________________，原料中的金屬鈉通常保存在________中，實驗室取用少量金屬鈉需要用到的實驗用品有________、________、玻璃片和小刀等。
(2)請配平第①步反應的化學方程式：
NaBO2＋SiO2＋Na＋H2——NaBH4＋Na2SiO3
(3)第②步分離采用的方法是________；第③步分出NaBH4并回收溶劑，采用的方法是________。
(4)NaBH4(s)與水(l)反應生成NaBO2(s)和氫氣(g)，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4 (s)放熱21.6 kJ，該反應的熱化學方程式是_______________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)通入氬氣后排凈反應器中的水蒸氣和空氣，防止Na、NaBH4與水和空氣中的O2反應；金屬鈉通常保存在煤油中；在取用鈉時，應用鑷子將鈉從煤油中取出，并用濾紙吸干表面的煤油。
(2)在該反應中，金屬Na由0價升高到＋1價，而H2中的H由0價降低到－1價，其余元素的化合價都未改變，可設NaBH4的系數(shù)為1，根據(jù)H守恒可知H2的系數(shù)為2，根據(jù)電子守恒可知，Na的系數(shù)為4，根據(jù)B守恒可知NaBO2的系數(shù)為1，根據(jù)Na守恒可知Na2SiO3的系數(shù)為2，根據(jù)Si守恒可知SiO2的系數(shù)為2。
(3)經(jīng)過第②步后得到溶液和固體，故該操作為過濾；由于異丙胺的沸點較低，故第③步可以采用蒸餾的方法分離出NaBH4并回收溶劑。
(4)NaBH4與水反應的化學方程式為NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑，3.8 g NaBH4的物質(zhì)的量為0.1 mol，故1 mol NaBH4與水反應時放出216.0 kJ熱量，由此可寫出熱化學方程式。
答案：(1)除去反應器中的水蒸氣和空氣 煤油 鑷子 濾紙 (2)1 2 4 2 1 2 (3)過濾 蒸餾
(4)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)ΔH＝－216.0 kJ·mol－1
3．(2016·文登市二模)MnO2是重要化學物質(zhì)，某學習小組設計了將粗MnO2(含有較多的MnO、MnCO3和Fe2O3)樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2實驗，其流程如下：
按要求回答下列問題
(1)第②步操作中，氧化性強弱順序：ClO________MnO2(填“＞”或“＜”)，當NaClO3轉(zhuǎn)移2 mol電子時，生成的氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量為________mol。NaClO3在常溫下能夠與鹽酸反應生成氯氣，該反應的離子方程式為________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)第④步操作中，最終得到的固體除NaClO3外，還一定含有下列物質(zhì)中的________。
a．NaCl B．NaClO c．NaClO4 d．NaOH
(3)MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料，則堿性鋅錳電池放電時，正極的電極反應式是________________________________________________________________________。
(4)為得到純凈的MnO2，須將過濾后的MnO2合并后進行洗滌，判斷是否洗滌干凈可選用的試劑是__________________________(填寫一組即可)。工業(yè)上可以以石墨為電極電解酸化的硫酸錳制取二氧化錳，該反應的陽極反應式為_______________________________。
解析：粗MnO2(含有較多的MnO、MnCO3和Fe2O3)樣品中加入過量的稀硫酸，由于MnO2不溶于硫酸，則樣品中的MnO和MnCO3分別和硫酸反應生成可溶性的MnSO4，過濾得濾液為硫酸錳溶液，加入NaClO3發(fā)生反應為5Mn2＋＋2ClO＋4H2O===5MnO2＋Cl2↑＋8H＋，再過濾得到濾液和二氧化錳固體，而氯氣與熱的氫氧化鈉反應生成氯酸鈉方程式為3Cl2＋6NaOH===NaClO3＋5NaCl＋3H2O。
(1)已知5Mn2＋＋2ClO＋4H2O===5MnO2＋Cl2↑＋8H＋，ClO作氧化劑，MnO2作氧化產(chǎn)物，則氧化性：ClO＞MnO2；當NaClO3轉(zhuǎn)移2 mol電子時，消耗NaClO3為0.4 mol，則生成MnO2為1 mol；NaClO3在常溫下與鹽酸反應生成氯氣，其反應的離子方程式為ClO＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O。
(2)第④步操作中NaOH過量，發(fā)生的反應為3Cl2＋6NaOH===NaClO3＋5NaCl＋3H2O，則最終得到的固體除NaClO3外，還有NaOH和NaCl。
(3)原電池中負極失去電子，正極得到電子，因此堿性鋅錳電池放電時，正極是二氧化錳得到電子，則電極反應式為MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－。
(4)若沉淀沒有洗滌干凈，則濾液中含有硫酸根離子，檢驗硫酸根離子選用氯化鋇溶液；電解時，Mn2＋在陽極失電子生成MnO2，其電極方程式為Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋。
答案：(1)＞ 1 ClO＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O
(2)ad (3)MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－
(4)氯化鋇溶液 Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋
4．(2015·山東高考)毒重石的主要成分為BaCO3(含Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等雜質(zhì))，實驗室利用毒重石制備BaCl2·2H2O的流程如下：
(1)毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是________________________。實驗室用37%的鹽酸配制15%的鹽酸，除量筒外還需使用下列儀器中的________。
a．燒杯 B．容量瓶 c．玻璃棒 d．滴定管
(2)加入NH3·H2O調(diào)pH＝8可除去________(填離子符號)，濾渣Ⅱ中含________(填化學式)。加入H2C2O4時應避免過量，原因是___________________________________________。
Ca2＋
Mg2＋
Fe3＋
開始沉淀時的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀時的pH
13.9
11.1
3.2
已知：Ksp(BaC2O4)＝1.6×10－7，Ksp(CaC2O4)＝2.3×10－9
(3)利用間接酸堿滴定法可測定Ba2＋的含量，實驗分兩步進行。
已知：2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O
Ba2＋＋CrO===BaCrO4↓
步驟Ⅰ：移取x mL一定濃度的Na2CrO4溶液于錐形瓶中，加入酸堿指示劑，用b mol·L－1鹽酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸的體積為V0 mL。
步驟Ⅱ：移取y mL BaCl2溶液于錐形瓶中，加入x mL與步驟Ⅰ相同濃度的Na2CrO4溶液，待Ba2＋完全沉淀后，再加入酸堿指示劑，用b mol·L－1鹽酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸的體積為V1 mL。
滴加鹽酸標準液時應使用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的__________(填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的濃度為________mol·L－1。若步驟Ⅱ中滴加鹽酸時有少量待測液濺出，Ba2＋濃度測量值將________(填“偏大”或“偏小”)。
解析：(1)毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是增大與鹽酸的接觸面積，加快反應速率。實驗室配制一定質(zhì)量分數(shù)的溶液時，需用到的儀器是量筒、燒杯和玻璃棒。(2)由流程圖和表中數(shù)據(jù)可知，pH＝8時，可除去Fe3＋；調(diào)節(jié)pH＝12.5時，Mg2＋完全沉淀，Ca2＋部分沉淀，故濾渣Ⅱ中含有Mg(OH)2和Ca(OH)2；加入H2C2O4的目的是除去溶液中剩余的Ca2＋，使Ca2＋(aq)＋C2O(aq)===CaC2O4(s)，當H2C2O4過量時，也可能使c(Ba2＋)·c(C2O)＞Ksp(BaC2O4)，而生成BaC2O4沉淀，導致產(chǎn)品BaCl2·2H2O的量減少。(3)由方程式2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O知，步驟Ⅰ中加入的CrO的總物質(zhì)的量為b mol·L－1× L＝ mol。
步驟Ⅱ中，加入BaCl2充分反應后，剩余的CrO的物質(zhì)的量為b mol·L－1× L＝ mol，與Ba2＋反應的CrO的物質(zhì)的量為 mol－ mol＝ mol，由方程式Ba2＋＋CrO===BaCrO4↓得，n(Ba2＋)＝n(CrO)，所以BaCl2的濃度：c(BaCl2)＝＝ mol·L－1。若步驟Ⅱ中滴加鹽酸時，有少量待測液濺出，造成V1的用量減小，所以的測量值將偏大。
答案：(1)增大接觸面積從而使反應速率加快 a、c
(2)Fe3＋ Mg(OH)2、Ca(OH)2 H2C2O4過量會導致生成BaC2O4沉淀，產(chǎn)品產(chǎn)量減少
(3)上方 偏大
5．氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等雜質(zhì)]的流程如下：
濾液 濾液 濾餅ZnO
提示：在本實驗條件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2。
回答下列問題：
(1)反應②中除掉的雜質(zhì)離子是________，發(fā)生反應的離子方程式為________________；在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對除雜的影響是___________________________________
________________________________________________________________________。
(2)反應③的反應類型為________，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有______________。
(3)反應④形成的沉淀要用水洗，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是__________________。
(4)反應④中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2。取干燥后的濾餅11.2 g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1 g，則x等于______。
解析：(1)經(jīng)反應①所得浸出液中含有Zn2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ni2＋。經(jīng)反應②，F(xiàn)e2＋被氧化為Fe3＋，進而形成Fe(OH)3沉淀，Mn2＋被氧化為MnO2，發(fā)生反應的離子方程式分別為：MnO＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋，2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋。在加高錳酸鉀溶液前，若溶液的pH較低，鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質(zhì)。
(2)反應③為Zn＋Ni2＋===Zn2＋＋Ni，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有被置換出來的鎳。
(3)若該沉淀沒有洗滌干凈，則沉淀上一定附著有SO。具體的檢驗方法是取少量最后濾出的水洗液于試管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈。
(4)ZnCO3·xZn(OH)2
(1＋x)ZnO＋CO2↑＋xH2O Δm
81(1＋x) 44 18x 44＋18x
8．1 g 11.2 g－8.1 g＝3.1 g
則＝，解得x＝1。
答案：(1)Fe2＋和Mn2＋ MnO＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋、2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋
鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質(zhì)
(2)置換反應 鎳
(3)取少量水洗液于試管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈
(4)1
6．草酸鈷用途廣泛，可用于指示劑和催化劑制備。一種利用水鈷礦[主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O4·2H2O工藝流程如下：
已知：①浸出液含有的陽離子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋等；
②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Al(OH)3
Mn(OH)2
完全沉淀的pH
3.7
9.6
9.2
5.2
9.8
(1)浸出過程中加入Na2SO3的目的是將____________還原(填離子符號)。
(2)NaClO3的作用是將浸出液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，產(chǎn)物中氯元素處于最低化合價。該反應的離子方程式為____________________________________________。
(3)請用平衡移動原理分析加Na2CO3能使浸出液中Fe3＋、Al3＋轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀的原因：____________________________________________________________________。
(4)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖所示。濾液Ⅱ中加入萃取劑的作用是______；使用萃取劑適宜的pH是______。
A．接近2.0 B．接近3.0 C．接近4.0
(5)“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2＋與Mg2＋轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)＝7.35×10－11、Ksp(CaF2)＝1.05×10－10。當加入過量NaF后，所得濾液c(Mg2＋)/c(Ca2＋)＝__________。
解析：(1)亞硫酸鈉溶液具有還原性，在浸出過程中加入Na2SO3的目的是將Fe3＋、Co3＋還原。(2)NaClO3的作用是將浸出液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，產(chǎn)物中氯元素處于最低化合價－1價，則根據(jù)氧化還原反應得失電子守恒，該反應的離子方程式為ClO＋6Fe2＋＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O。(3)加Na2CO3能使浸出液中Fe3＋、Al3＋轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀的原因是：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，加入碳酸鈉后，H＋與CO反應，使水解平衡右移，從而產(chǎn)生沉淀。(4)根據(jù)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系。濾液Ⅱ中加入萃取劑的作用是除掉錳離子；使用萃取劑適宜的pH是接近3.0。(5)“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2＋與Mg2＋轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀。當加入過量NaF后，得到的是MgF2、CaF2的過飽和溶液，根據(jù)溶液中氟離子的濃度相等，則所得濾液c(Mg2＋)/c(Ca2＋)＝Ksp(MgF2)/Ksp(CaF2)＝7.35×10－11/1.05×10－10＝0.7。
答案：(1)Fe3＋、Co3＋
(2)ClO＋6Fe2＋＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O
(3)溶液中存在平衡Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，加入碳酸鈉后，H＋與CO反應，使水解平衡右移，從而產(chǎn)生沉淀
(4)除去Mn2＋ B (5)0.7
6
專題專項訓練（五）化學平衡圖像
1．(2016·哈爾濱模擬)COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g) ΔH>0，當反應達到平衡時，改變一種反應條件，下列示意圖正確的是( )
A．①表示隨溫度升高，平衡常數(shù)的變化
B．②表示t1時刻加入催化劑，反應速率隨時間的變化
C．③表示恒壓條件下，反應物的轉(zhuǎn)化率隨充入惰性氣體體積的變化
D．④表示CO的體積分數(shù)隨充入Cl2量的變化
解析：選D 反應是吸熱反應，升溫平衡正向進行，平衡常數(shù)增大，故A錯誤；催化劑改變反應速率不改變化學平衡，速率同等程度增大，速率變化曲線不符合，故B錯誤；恒壓容器中加入與平衡無關的氣體，體積增大，壓強減小，平衡正向進行，反應物轉(zhuǎn)化率增大，故C錯誤；加入Cl2平衡逆向進行，CO的體積分數(shù)減小，故D正確。
2．(2016·房山區(qū)一模)在一定溫度不同壓強(p1
p1可推得反應圖像中p2先出現(xiàn)拐點，故A、C兩項錯誤；此反應為反應前后氣體體積增大的反應，增大壓強平衡逆向移動，Z的體積分數(shù)減小，故D錯誤，B正確。
3．甲醇脫氫可制取甲醛CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g) ΔH＝Q，甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線如圖所示。下列有關說法正確的是( )
A．Q<0
B．600 K時，Y點甲醇的v(正)0，故A錯誤；600 K時Y點甲醇轉(zhuǎn)化率大于X點甲醇平衡轉(zhuǎn)化率，說明反應逆向進行即：v(正)0該反應在恒容的密閉容器中達到平衡后，若僅改變圖中橫坐標x的值，重新達到平衡后，縱坐標y隨x變化趨勢合理的是( )
選項
x
y
A
溫度
容器內(nèi)混合氣體的密度
B
CO的物質(zhì)的量
CO2與CO的物質(zhì)的量之比
C
SO2的濃度
平衡常數(shù)K
D
MgSO4的質(zhì)量(忽略體積)
CO的轉(zhuǎn)化率
解析：選A 溫度升高，平衡正向移動，混合氣體的密度增大，A項正確；增大CO的物質(zhì)的量，平衡正向移動，但CO2與CO的物質(zhì)的量之比減小，B項錯誤；增大SO2的濃度，平衡逆向移動，但平衡常數(shù)只與溫度有關，溫度不變平衡常數(shù)K不變，C項錯誤；增大MgSO4的質(zhì)量，平衡不移動，CO的轉(zhuǎn)化率不變，D項錯誤。
5．臭氧在煙氣脫硝中的反應為2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)。若此反應在恒容密閉容器中進行，相關圖像如下列選項，其中對應分析結論正確的是( )
A
B
C
D
平衡后升溫，NO2含量降低
0～2 s內(nèi)，v(O3)＝0.2 mol·L－1·s－1
v正：b點>a點b點：v逆>v正
恒溫，t1時再充入O3
解析：選C A選項，根據(jù)圖像，反應放熱，平衡后升溫，平衡逆向移動，NO2含量升高，錯誤；B選項，0～2 s內(nèi)，v(O3)＝v(NO2)＝×＝0.1 mol·L－1·s－1，錯誤；C選項，b點溫度高于a點，反應速率b點大于a點，b點二氧化氮體積分數(shù)小于平衡時，反應逆向進行，v逆>v正，正確；D選項，恒溫，t1時再充入O3，平衡正向移動，與圖像不符，錯誤。
6．化學中常用圖像直觀地描述化學反應的進程或結果。只改變一個條件，則下列對圖像的解讀正確的是( )
A．A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)，如圖①說明此反應的正反應是吸熱反應
B．4CO(g)＋2NO2(g)N2(g)＋4CO2(g)，如圖②說明NO2的轉(zhuǎn)化率b>a>c
C．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，如圖③說明t秒時合成氨反應達到平衡
D．2A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(？)，如圖④說明生成物D一定是氣體
解析：選D 根據(jù)圖①可知，交點之前，反應未達平衡，交點時處于平衡狀態(tài)，交點后增大溫度逆反應速率增大比正反應速率增大更多，平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，故可判斷可逆反應A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)正反應是放熱反應，故A錯誤；根據(jù)反應原理方程式，增加一種反應物CO的量會增大另一種反應物二氧化氮的轉(zhuǎn)化率，所以c點的轉(zhuǎn)化率大于a點，故B錯誤；2v(N2)正＝v(NH3)逆時，正逆反應速率相等，此時化學反應達到了平衡狀態(tài)，故C錯誤；根據(jù)圖示可以看出壓強只能改變反應速率但是不改變平衡的移動，所以反應是前后氣體體積不變的反應，即D一定是氣體，故D正確。
7．(2016·張家界模擬)在密閉容器中充入一定量NO2，發(fā)生反應2NO2(g)N2O4(g) ΔH＝－57 kJ·mol－1。在溫度為T1、T2時，平衡體系中NO2的體積分數(shù)隨壓強變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是( )
A．a(chǎn)、c兩點的反應速率：a>c
B．a(chǎn)、b兩點NO2的轉(zhuǎn)化率：aT2，升高溫度，Z的物質(zhì)的量濃度增大，平衡向正反應方向移動，所以該反應的正反應方向為吸熱反應，故D錯誤。
9．(2016·青島模擬)T ℃時，在一固定容積的密閉容器中發(fā)生反應：A(g)＋B(g)C(s) ΔH<0，按照不同配比充入A、B，達到平衡時容器中A、B濃度變化如圖中曲線(實線)所示，下列判斷正確的是( )
A．T ℃時，該反應的平衡常數(shù)值為4
B．c點沒有達到平衡，此時反應向逆向進行
C．若c點為平衡點，則此時容器內(nèi)的溫度高于T ℃
D．T ℃時，直線cd上的點均為平衡狀態(tài)
解析：選C 平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積，固體和純液體不寫入表達式，A(g)＋B(g)C(s)，平衡常數(shù)K＝＝0.25，故A錯誤；依據(jù)圖像分析可知，c點濃度商Q”“<”或“＝”)，判斷的理由是_________。
解析：(1)分析圖像知曲線b首先達平衡，則反應速率快，而且平衡時的壓強比曲線a大，應該是升高溫度，與a相比，反應速率快，平衡向逆反應方向移動。
(2)①實驗甲中，若2 min時測得放出的熱量是4.2 kJ，則消耗二氧化硫0.1 mol,0～2 min時間內(nèi)，v(SO2)＝＝0.05 mol·L－1·min－1。
②實驗乙的各物質(zhì)的平衡濃度是c(SO2)＝(0.20－0.16)mol·L－1＝0.04 mol·L－1，c(NO2)＝(0.80－0.16)mol·L－1＝0.64 mol·L－1，c(NO)＝0.16 mol·L－1＝c(SO3)mol·L－1，平衡常數(shù)為0.162/0.64×0.04＝1，由于丙的溫度與乙相同，因此丙實驗達平衡時，平衡常數(shù)也是1，
SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)
起始： 0.2 0.3 0 0
變化： a a a a
平衡： 0.2－a 0.3－a a a
K＝a2/(0.2－a)(0.3－a)＝1，a＝0.12，則NO2的轉(zhuǎn)化率為0.12/0.30＝40%。甲實驗平衡常數(shù)為
＝2.613，比T2時的平衡常數(shù)大，而該反應的正向是放熱反應，故T1KC，故KA＝KB>KC；增大壓強平衡正移，CO的轉(zhuǎn)化率增大，已知p2條件下，CO的轉(zhuǎn)化率大，則p1KC p1
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