大題突破練(三)1.(14分)(2025·河南許平汝二模)鈷酸鎳(NiCo2O4)可作為電極材料,以紅土鎳礦(主要成分為NiS、FeS和SiO2)為原料制備NiCo2O4的工藝流程如圖所示:已知:①流程中相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如表所示:氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2開始沉淀的pH1.16.57.1沉淀完全的pH3.29.79.0②室溫下,Ksp[Ni(OH)2]=1.0×1015?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)Co原子的核外電子排布式為。

(2)寫出“煅燒”時(shí)FeS發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

(3)Ni2O3有強(qiáng)氧化性,“加壓酸浸”時(shí)有氣體產(chǎn)生且Ni3+被還原為Ni2+,則產(chǎn)生的氣體為(填化學(xué)式)。

(4)“除鐵”時(shí)調(diào)pH的范圍是。

(5)已知“加壓酸浸”過程中的相關(guān)影響因素如下:礦石粒徑對(duì)浸出效果的影響根據(jù)圖示,“加壓酸浸”過程中硫酸的加入量和礦石粒徑的最適宜條件為(填字母,下同)。

A.260kg/t礦;0.45mmB.320kg/t礦;0.25mmC.350kg/t礦;0.15mmD.380kg/t礦;0.05mm(6)上述流程中涉及“煅燒”“加壓酸浸”等操作。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是。

A.“煅燒”過程中,空氣從下往上通入,可使“煅燒”更充分B.“煅燒”過程中產(chǎn)生的SO2可用濃氨水吸收以防止污染C.“加壓酸浸”中,為加快反應(yīng)速率,可選用98%的濃硫酸D.“加壓酸浸”后,浸渣的主要成分為SiO2(7)“沉鎳”過程中,若c(Ni2+)=1.00mol·L1,向100mL該溶液中加入100mL2.05mol·L1NaOH溶液,則“沉鎳”后的濾液中c(Ni2+)為mol·L1。

(8)寫出“合成”過程中生成NiCo2O4的化學(xué)方程式:。

2.(12分)(2025·山東菏澤一模)硫化鎳(NiS)是一種重要的化學(xué)品,實(shí)驗(yàn)室利用H2S、NH3通入含NiCl2的溶液中制備NiS,其裝置如圖所示(夾持裝置略)。已知NiS溶于稀酸,有水存在時(shí)易被O2氧化成Ni(OH)S?；卮鹣铝袉栴}:(1)制備時(shí)進(jìn)行操作:(ⅰ)檢查裝置氣密性并加入藥品。打開,關(guān)閉K2、K3,通入N2,其目的是;

(ⅱ)關(guān)閉K1,打開a的活塞,加入濃鹽酸制備H2S氣體,同時(shí)打開K2通入NH3,觀察到Ⅲ中產(chǎn)生渾濁,繼續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間。裝置Ⅱ的作用是。

裝置Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

圖示裝置存在的缺陷是。

(2)反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉K4,在b、c處分別連接下圖兩個(gè)裝置,打開K2、K3進(jìn)行抽濾洗滌。裝置Ⅳ接在(填“b”或“c”)處。證明NiS洗滌干凈的方法是。

(3)測(cè)定NiS樣品的純度。取2.5g產(chǎn)品完全溶于稀硝酸后,配成250mL溶液。取20mL溶液置于錐形瓶中,加入30mL0.10mol·L1EDTA(Na2H2Y)溶液。煮沸,滴入幾滴PAN作為指示劑,趁熱用0.10mol·L1CuSO4溶液滴定過量的EDTA(Ni2+與EDTA和Cu2+與EDTA反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比均為1∶1)。當(dāng)?shù)竭_(dá)滴定終點(diǎn)時(shí),消耗CuSO4溶液10mL(滴定過程中雜質(zhì)不參與反應(yīng))。該樣品中NiS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。

3.(14分)(2025·山東濟(jì)寧一模)苯胺是制造藥物的原料,硝基苯加氫制苯胺產(chǎn)率較高,相關(guān)反應(yīng)如下:Ⅰ.C6H5—NO2(l)+2H2(g)C6H5—NHOH(l)+H2O(l)ΔH1=150.7kJ·mol1(快)Ⅱ.C6H5—NHOH(l)+H2(g)C6H5—NH2(l)+H2O(l)ΔH2=95.0kJ·mol1(慢)(1)硝基苯與氫氣反應(yīng)生成苯胺:Ⅲ.C6H5—NO2(l)+3H2(g)C6H5—NH2(l)+2H2O(l)ΔH=kJ·mol1。

(2)室溫下,向含有1L0.1mol·L1硝基苯的甲醇溶液的剛性容器中加催化劑,通入H2并保持p(H2)=0.18MPa。反應(yīng)過程中硝基苯轉(zhuǎn)化率、苯基羥胺和苯胺的選擇性(S)隨反應(yīng)時(shí)間變化如圖所示:已知:S(苯胺)=[n生成(苯胺)n消耗(硝基苯)]×100%。圖中代表S(苯胺)的曲線為(填“A”“B”或“C”),為了提高硝基苯的平衡轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有(寫一條即可);0~34min內(nèi),v(苯胺)=;120min時(shí)已達(dá)平衡,忽略溶液體積變化,該溫度下反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K=mol·(3)相同投料時(shí),298K下硝基苯平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)的變化關(guān)系、0.18MPa下硝基苯平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示,圖中對(duì)應(yīng)等壓曲線的是(填“M”或“N”),a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中,處于相同化學(xué)平衡狀態(tài)的點(diǎn)是。

4.(15分)(2025·湖南岳陽一模)以化合物A為原料制備一種藥物中間體J的合成路線如下。EI請(qǐng)回答下列問題:(1)化合物F在核磁共振氫譜上有組吸收峰。

(2)A→B、F→G的反應(yīng)類型分別為、。

(3)H中的含氮官能團(tuán)的名稱是。

(5)寫出E→F發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

(6)從官能團(tuán)轉(zhuǎn)化的角度解釋化合物I轉(zhuǎn)化為J的過程中,先加堿后加酸的原因:。

(7)參照以上合成路線,設(shè)計(jì)以為原料制備(其他試劑自選)的合成路線。

參考答案1.答案(1)[Ar]3d74s2(或1s22s22p63s23p63d74s2)(2)4FeS+7O22Fe2O3+4SO2(3)O2(4)3.2≤pH<7.1(5)C(6)C(7)1.6×1012(8)2Ni(OH)2+4(CH3COO)2Co+O2+8NH3+2H2O2NiCo2O4+8CH3COONH4解析:紅土鎳礦的主要成分為NiS、FeS和SiO2,通入空氣煅燒后,硫元素轉(zhuǎn)化為SO2,Ni元素轉(zhuǎn)化為Ni2O3,Fe元素轉(zhuǎn)化為Fe2O3;“加壓酸浸”時(shí),加入硫酸,Ni2O3和Fe2O3均溶解,浸渣為SiO2;“除鐵”時(shí),加入NaOH溶液,調(diào)節(jié)溶液的pH,可將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,即濾渣為Fe(OH)3;“沉鎳”時(shí),加入過量的NaOH溶液,將Ni2+轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2,再加入(CH3COO)2Co溶液,通入NH3和O2,最終可生成NiCo2O4。(1)Co為27號(hào)元素,基態(tài)Co原子的核外電子排布式為[Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2。(2)“煅燒”時(shí),FeS與O2反應(yīng)生成Fe2O3和SO2,化學(xué)方程式為4FeS+7O22Fe2O3+4SO2。(3)“加壓酸浸”時(shí),Ni2O3發(fā)生反應(yīng)Ni2O3+6H+2Ni3++3H2O、4Ni3++2H2O4Ni2++O2↑+4H+,總反應(yīng)為2Ni2O3+8H+4Ni2++4H2O+O2↑,故生成的氣體為O2。(4)“除鐵”時(shí),要將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3且不使Ni2+轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2,由表格中數(shù)據(jù)可知,調(diào)pH的范圍是3.2≤pH<7.1。(5)由硫酸加入量對(duì)浸出效果的影響圖可知,當(dāng)硫酸的加入量為350kg/t礦左右時(shí),效果最好,由礦石粒徑對(duì)浸出效果的影響圖可知,當(dāng)?shù)V石粒徑為0.15mm左右時(shí)效果最好。(6)“煅燒”過程中,空氣從下往上通入,可增大接觸面積,能使“煅燒”更充分,A正確;“煅燒”過程中生成的氣體為SO2,可用堿液吸收以防止污染,故SO2可用濃氨水吸收,B正確;“加壓酸浸”中,98%的濃硫酸中H+濃度過小,為加快反應(yīng)速率,可加入濃度稍大的硫酸,但不能使用98%的濃硫酸,C錯(cuò)誤;“加壓酸浸”后,浸渣的主要成分為SiO2,D正確。(7)“沉鎳”時(shí),加入過量的NaOH溶液,將Ni2+完全轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2,Ksp[Ni(OH)2]=c(Ni2+)·c2(OH)=1.0×1015=c(Ni2+)×(0.205-0.20.2)2,解得c(Ni2+)=1.6×1012mol·L1,故“沉鎳”后的濾液中c(Ni2+)=1.6(8)“合成”時(shí),Ni(OH)2、(CH3COO)2Co、NH3和O2發(fā)生反應(yīng),最終可生成NiCo2O4,化學(xué)方程式為2Ni(OH)2+4(CH3COO)2Co+O2+8NH3+2H2O2NiCo2O4+8CH3COONH4。2.答案(1)K1、K4反應(yīng)都處在氮?dú)夥諊?防止NiS被氧氣氧化為Ni(OH)S除去H2S中的雜質(zhì)氣體HClH2S+Ni2++2NH3NiS↓+2NH4+沒有H2S、NH3(2)b取最后一次抽濾洗滌液少許置于試管中,先加入稀硝酸,再加入硝酸銀溶液,若無白色沉淀產(chǎn)生,則證明洗滌干凈(3)91%解析:(1)檢查裝置氣密性并加入藥品,打開K1、K4,關(guān)閉K2、K3,通入氮?dú)馐狗磻?yīng)都處在氮?dú)夥諊?防止NiS被氧氣氧化為Ni(OH)S;濃鹽酸具有揮發(fā)性,裝置Ⅱ除去H2S中的雜質(zhì)氣體HCl,裝置Ⅲ中H2S、NiCl2、NH3反應(yīng)生成NiS沉淀,離子方程式為H2S+Ni2++2NH3NiS↓+2NH4+;圖示裝置存在的缺陷是沒有H2S、NH3(2)裝置Ⅳ是抽濾裝置,裝置Ⅴ是洗滌沉淀的裝置,b口與裝置Ⅲ中液體相連通,故b口接抽濾裝置Ⅳ,c口接洗滌沉淀的裝置Ⅴ;NiS沉淀表面可能會(huì)附著氯離子,證明NiS洗滌干凈即證明洗滌液中不含氯離子,故方法是取最后一次抽濾洗滌液少許置于試管中,先加入稀硝酸,再加入硝酸銀溶液,若無白色沉淀產(chǎn)生,則證明洗滌干凈。(3)過量的EDTA可以被Cu2+滴定,過量的n(EDTA)=n(Cu2+)=0.10mol·L1×10×103L=1×103mol,n(Ni2+)=0.10mol·L1×30×103L1×103mol=2×103mol,則該樣品中NiS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2×103.答案(1)245.7(2)C適當(dāng)降低溫度(或增大H2的壓強(qiáng)、及時(shí)分離出水等,任寫一條,合理即可)1.25×103mol·L1·min13.6(3)Na和b解析:(1)根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅱ得到目標(biāo)反應(yīng),則ΔH=150.7kJ·mol1+(95.0kJ·mol1)=245.7kJ·mol1。(2)根據(jù)兩個(gè)反應(yīng)的生成物可知,苯基羥胺(C6H5—NHOH)和苯胺(C6H5—NH2)的選擇性之和為1,且兩條選擇性曲線相交時(shí),各占50%,由此可知曲線A代表硝基苯的轉(zhuǎn)化率;由題干信息可知,生成苯基羥胺的反應(yīng)是快反應(yīng),故開始反應(yīng)時(shí),苯基羥胺的選擇性大于苯胺,故曲線B表示苯基羥胺的選擇性;曲線C代表苯胺的選擇性。為了提高硝基苯的平衡轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施有適當(dāng)降低溫度或增大H2的壓強(qiáng)、及時(shí)分離出水等。由圖可知,0~34min內(nèi),硝基苯轉(zhuǎn)化率為85%,苯胺的選擇性為50%,則v(苯胺)=0.1mol·L-1×85%×50%34min=1.25×103mol·L1·minC6H5—NO2(l)+2H2(g)C6H5—NHOH(l)+H2O(l)變化量(mol·L-1) 0.1×90% 0.1×C6H5—NHOH(l)+H2(g)C6H5—NH2(l)+H2O(l)變化量(mol·L-1) 0.1×90%×80% 0.1×90%×80% 則平衡時(shí)c(C6H5—NHOH)=(0.1×90%0.1×90%×80%)mol·L1=0.018mol·L1,c(C6H5—NH2)=(0.1×90%×80%)mol·L1=0.072mol·L1,p(H2)=0.18MPa,c(H2O)=(0.1×90%+0.1×90%×80%)mol·L1=0.162mol·L1,由于反應(yīng)是在甲醇溶液中進(jìn)行的,故水等液體均需要代入平衡常數(shù)表達(dá)式中進(jìn)行計(jì)算,則K=0.162mol·L-1×0.072mol(3)當(dāng)溫度為298K時(shí),增大壓強(qiáng),反應(yīng)Ⅰ平衡正向移動(dòng),硝基苯平衡轉(zhuǎn)化率增大,故曲線M表示等溫條件下硝基苯平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)的變化曲線;同理,當(dāng)壓強(qiáng)保持0.18MPa不變時(shí),升高溫度,反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動(dòng),硝基苯平衡轉(zhuǎn)化率減小,故圖中對(duì)應(yīng)等壓曲線的是N。處于相同化學(xué)平衡狀態(tài),說明其溫度和壓強(qiáng)是相同的,a點(diǎn)的條件是0.18MPa、298K,d點(diǎn)的條件是0.18MPa、320K,c點(diǎn)的條件是0.06MPa、298K,b點(diǎn)的條件是0.18MPa、298K,故圖中處于相同化學(xué)平衡狀態(tài)的點(diǎn)是a和b。4.答案(1)4(2)取代反應(yīng)還原反應(yīng)(3)酰胺基(4)形成分子間氫鍵,沸點(diǎn)較高;而物質(zhì)A形成分子內(nèi)氫鍵,沸點(diǎn)較低(5)+HNO3(濃)+H2O(6)提高化合物I的轉(zhuǎn)化率(7)解析:A發(fā)生取代反應(yīng)生成B,B和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成C,C再轉(zhuǎn)化成D,D與CH3OH發(fā)生酯化反應(yīng)生成的E為;E發(fā)生硝化反