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(10分)甲苯與干燥氯氣在光照下反應(yīng)生成氯化芐,用下列方法分析粗產(chǎn)品的純度:稱取0.255g樣品,與25 mL 4mol?L-1氫氧化鈉水溶液在100 mL圓底燒瓶中混合,加熱回流1小時(shí);冷至室溫,加入50 mL20%硝酸后,用25.00mL 0.1000mol?L-1硝酸銀水溶液處理,再用0.1000mol?L-1NH4SCN水溶液滴定剩余的硝酸銀,以硫酸鐵銨為指示劑,消耗了6.75 mL。
5-1 寫出分析過程的反應(yīng)方程式。
5-2 計(jì)算樣品中氯化芐的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)。
5-3 通常,上述測(cè)定結(jié)果高于樣品中氯化芐的實(shí)際含量,指出原因。
5-4 上述分析方法是否適用于氯苯的純度分析?請(qǐng)說明理由。
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(7分) 化合物A是一種熱穩(wěn)定性較差的無水的弱酸鈉鹽。用如下方法對(duì)其進(jìn)行分析:將A與惰性填料混合均勻制成樣品,加熱至400℃,記錄含A量不同的樣品的質(zhì)量損失(%),結(jié)果列于下表:
樣品中A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% | 20 | 50 | 70 | 90 |
樣品的質(zhì)量損失/% | 7.4 | 18.5 | 25.8 | 33.3 |
利用上述信息,通過作圖,推斷化合物A的化學(xué)式,并給出計(jì)算過程。
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(8分) X-射線衍射實(shí)驗(yàn)表明,某無水MgCl2晶體屬三方晶系,呈層形結(jié)構(gòu),氯離子采取立方最密堆積(ccp),鎂離子填滿同層的八面體空隙;晶體沿垂直于氯離子密置層的投影圖如下。該晶體的六方晶胞的參數(shù):a=363.63pm,c=1766.63pm;p=2.53g?cm-3。
3-1 以“”表示空層,A、B、C表示Cl-離子層,a、b、c表示Mg2+離子層,給出三方層型結(jié)構(gòu)的堆積方式。
3-2計(jì)算一個(gè)六方晶胞中“MgCl2”的單元數(shù)。
3-3 假定將該晶體中所有八面體空隙皆填滿Mg2+離子,將是哪種晶體結(jié)構(gòu)類型?
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(5分)羥胺和用同位素標(biāo)記氮原子(N)的亞硝酸在不同介質(zhì)中發(fā)生反應(yīng),方程式如下:
NH2OH+HNO2→ A+H2O
NH2OH+HNO2→ B+H2O
A、B脫水都能形成N2O,由A得到NNO和NNO,而由B只得到NNO。
請(qǐng)分別寫出A和B的路易斯結(jié)構(gòu)式。
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(12分)
通常,硅不與水反應(yīng),然而,弱堿性水溶液能使一定量的硅溶解,生成Si(OH)4。
1-1 已知反應(yīng)分兩步進(jìn)行,試用化學(xué)方程式表示上述溶解過程。
早在上世紀(jì)50年代就發(fā)現(xiàn)了CH5+的存在,人們?cè)岢鲈撾x子結(jié)構(gòu)的多種假設(shè),然而,直至1999年,才在低溫下獲得該離子的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜,并由此提出該離子的如下結(jié)構(gòu)模型:氫原子圍繞著碳原子快速轉(zhuǎn)動(dòng);所有C-H鍵的鍵長相等。
1-2 該離子的結(jié)構(gòu)能否用經(jīng)典的共價(jià)鍵理論說明?簡述理由。
1-3 該離子是( )。
A.質(zhì)子酸 B.路易斯酸 C.自由基 D.親核試劑
2003年5月報(bào)道,在石油中發(fā)現(xiàn)了一種新的烷烴分子,因其結(jié)構(gòu)類似于金剛石,被稱為“分子鉆石”,若能合成,有可能用做合成納米材料的理想模板。該分子的結(jié)構(gòu)簡圖如下:
1-4 該分子的分子式為 ;
1-5 該分子有無對(duì)稱中心?
1-6 該分子有幾種不同級(jí)的碳原子?
1-7 該分子有無手性碳原子?
1-8 該分子有無手性?
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(10分) 有人設(shè)計(jì)了如下甲醇(methanol) 合成工藝:
其中,①為甲烷氣源,壓強(qiáng)250.0kPa,溫度25oC,流速55.0 m3s-1。②為水蒸氣源,壓強(qiáng)200.0kPa,溫度150oC,流速150.0 m3s-1。合成氣和剩余反應(yīng)物的混合物經(jīng)管路③進(jìn)入25oC的冷凝器(condenser),冷凝物由管路⑤流出。在B中合成的甲醇和剩余反應(yīng)物的混合物經(jīng)⑥進(jìn)入25oC的冷凝器,甲醇冷凝后經(jīng)管路⑦流出,其密度為0.791gmL-1。
12-1. 分別寫出在步驟A和步驟B中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的方程式。
12-2. 假定:所有氣體皆為理想氣體,在步驟A和B中完全轉(zhuǎn)化,氣液在冷凝器中完全分離,計(jì)算經(jīng)步驟A和步驟B后,在一秒鐘內(nèi)剩余物的量。
12-3. 實(shí)際上,在步驟B中CO的轉(zhuǎn)化率只有三分之二。計(jì)算在管路⑥中CO、H2和CH3OH的分壓(總壓強(qiáng)為10.0 MPa)。
12-4. 當(dāng)甲醇反應(yīng)器足夠大,反應(yīng)達(dá)到平衡,管路⑥中的各氣體的分壓服從方程
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(11分) 磷化硼是一種受到高度關(guān)注的耐磨涂料,它可用作金屬的表面保護(hù)層。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氫氣中高溫反應(yīng)合成。
11-1.寫出合成磷化硼的化學(xué)反應(yīng)方程式。
11-2.分別畫出三溴化硼分子和三溴化磷分子的結(jié)構(gòu)。
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(9分) 超硬材料氮化鉑是近年來的一個(gè)研究熱點(diǎn)。它是在高溫、超高壓條件下合成的(50GPa、2000K)。由于相對(duì)于鉑,氮原子的電子太少,衍射強(qiáng)度太弱,單靠X-射線衍射實(shí)驗(yàn)難以確定氮化鉑晶體中氮原子數(shù)和原子坐標(biāo),2004年以來,先后提出過氮化鉑的晶體結(jié)構(gòu)有閃鋅礦型、巖鹽型(NaCl)和螢石型,2006年4月11日又有人認(rèn)為氮化鉑的晶胞如下圖所示(圖中的白球表示氮原子,為便于觀察,該圖省略了一些氮原子)。結(jié)構(gòu)分析證實(shí),氮是四配位的,而鉑是六配位的;Pt―N鍵長均為209.6pm,N―N鍵長均為142.0 pm(對(duì)比:N2分子的鍵長為110.0pm)。 備用圖
8-1 氮化鉑的上述四種立方晶體在結(jié)構(gòu)上有什么共同點(diǎn)?
8-2 分別給出上述四種氮化鉑結(jié)構(gòu)的化學(xué)式。
8-3 試在圖上挑選一個(gè)氮原子,不添加原子,用粗線畫出所選氮原子的配位多面體。
8-4請(qǐng)?jiān)诒绢}的附圖上添加六個(gè)氮原子(添加的氮請(qǐng)盡可能靠前)。
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