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元素及其化合物


元素及其化合物
06 年第 4 题 (7 分) 已探明我国锰矿储量占世界第三位,但富矿仅占 6.4%,每年尚 需进口大量锰矿石。有人设计了把我国的菱锰矿(贫矿)转化为高品位“菱锰矿砂”的 绿色工艺。该工艺首先将矿砂与硫酸铵一起焙烧,较佳条件是:投料比 m[(NH4)2SO4]/m[MnCO3]=1.5;焙烧温度 450oC;焙烧时间 1.5 小时。 4-1 写出焙烧反应方程式: (NH4)2SO4+MnCO3=MnSO4+2NH3↑+CO2↑+H2O↑ (1分) 4-2 其次,将焙烧产物转化为高品位的“菱锰矿砂” ,写出反应方程式: MnSO4+2NH3+CO2+H2O= (NH4)2SO4+MnCO3↓ (2 分) 4-3 若焙烧温度过高或时间过长,将导致什么结果? MnSO4,MnCO3 分解生成高价锰的氧化物而导致锰浸出率下降。 (2 分) 4-4 从物料平衡角度看,生产过程中是否需要添加(NH4)2SO4?说明理由。 不需加。开始投料时(NH4)2SO4(132g﹒mol-1)过量(MnCO3,115 g﹒mol-1),反应 生成的 NH3、CO2 以及(NH4)2SO4 可循环利用。 (2 分) 03 年第 7 题(5 分) 杜邦公司因发明了一项新技术而获得了 2003 年美国总统绿色化学 奖。 该技术利用基因工程将酵母菌的基因引入一种大肠杆菌, 用来将葡萄糖发酵生成 1.3丙二醇。 7-1 在上述发酵过程中,葡萄糖首先转化为二羟基丙酮的一磷酸酯,随后转化为目标 产物。该反应对于葡萄糖的原子利用率为 84 %。原子利用率是目标产物的相对分子质 量除以反应物相对原子质量之和乘以 100%。 (2 分) 7-2 生产 1.3-丙二醇的传统工艺是以石油为原料按下述路线进行的: 石油→乙烯→环氧 乙烷→3-羟基丙醛→1.3-丙二醇。获得 3-羟基丙醛的反应在乙醚溶剂中进行,用钴催化 剂或铑催化剂,温度 80oC,压力 107 Pa;后一反应用镍催化剂,温度 80-120oC,压力 1.6x107 Pa。对比之下,新工艺至少具有以下 3 种绿色化学特征: 原子利用率高,使用了可再生的植物资源,反应在温和条件下进行因而能耗低,不使用 贵金属催化剂,不使用有机溶剂,有毒污染物排放少,反应在温和条件进行而不使用高 压设备,……。 (共 3 分;每答出上列各点之一给 1 分。 ) 02 年第 1 题(5 分)阅读如下信息后回答问题:元素 M,其地壳丰度居第 12 位,是第 3 种蕴藏最丰富的过渡元素, 是海底多金属结核的主要成分, 是黑色金属, 主要用途: 炼钢, 也大量用来制作干电池,还是动植物必需的微量元素。 1-1。M 的元素符号是 Mn 。 (1 分) 1-2。M 的最重要矿物的化学式是 MnO2 。 (1 分) 1-3。M 的三种常见化合物是 MnO2 、 MnSO4 和 KMnO4 。 (3 分) (注:必须答
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MnO2 和 KMnO4,而 Mn(II)盐也可答硝酸锰等。 ) 02 年第 2 题(6 分) 用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置, 足见化学对现代物质文明的重要作用。例如: 2-1。计算机的芯片的主要成分是 硅(或 Si 或单晶硅) ; (1 分) 2-2。光导纤维的主要成分是 二氧化硅(或 SiO2) ; (1 分) 2-3。目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 硅(或 Si) ;(1 分) 2-4。用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂的载体的人造分子筛大多是一类称为铝硅 酸盐 或硅铝酸盐的化合物; (注: 此题明确是分子筛, 不应答硅胶, 答硅酸盐也不给分。 ) (1 分) 2-5。有一大类化合物, 结构独特,兼备无机材料和有机材料的双重性能,具有耐温、电 绝缘性好、难燃、憎水、耐腐蚀……等特性,广泛用于航空航天、电子电气、建筑、运 输等行业,主要用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、防水、防潮……,已为现代 社会不可替代的新材料。这类材料在结构上的特点是具有 Si-O 键和与硅相连的烃基。 (2 分) 01 年第 1 题(4 分)今年 5 月底 6 月初,各地报刊纷纷转载了不要将不同品牌洁污剂混 合使用的警告。据报道,在全国各地发生了多起混合洁污剂发生氯气中毒的事件。根据 你的化学知识作出如下判断(这一判断的正确性有待证明) :当事人使用的液态洁污剂之 一必定含氯,最可能的存在形式是 和 。当另一种具有 (性 质)的液态洁污剂与之混合,可能发生如下反应而产生氯气: - - - — 答:ClO 和 Cl 。 (各 1 分) 酸性(1 分) ClO +Cl +2H+=Cl2+H2O。 (1 分) (注: 不写离子方程式或不配平不得分。 ) 01 年第 7 题(10 分)某不活泼金属 X 在氯气中燃烧的产物 Y 溶于盐酸得黄色溶液,蒸 发结晶,得到黄色晶体 Z,其中 X 的质量分数为 50%。在 500mL 浓度为 0.10mol/L 的 Y 水溶液中投入锌片,反应结束时固体的质量比反应前增加 4.95g。 X是 ;Y 是 ;Z 是 。推理过程如 下: 答: X 是 Au(2 分) ;Y 是 AuCl3(2 分) ;Z 是 HAuCl4·3H2O(2 分) 要点 1: X 为不活泼金属,设为一种重金属, 但熟悉的金属或者其氯化物与锌的置换反应得 到的产物的质量太小,或者其水溶液颜色不合题意, 均不合适, 经诸如此类的排他法假设 X 为金,由此 Y=AuCl3,则置换反应的计算结果为:2AuCl3+3Zn=3ZnCl2+2Au;反应 得 到 Au 的质 量 = 0.100mol/L × 0.500L × 197g/mol = 9.85g ;反 应消 耗 Zn 的 质 量= 0.100mol/L× 0.500L× 65.39g/mol× 3/2 = 4.90g ;反应后得到的固体质量增重: 9.85g - 4.90g=4.95g (2 分); 要点 2: 由 AuCl3 溶于盐酸得到的黄色晶体中 Au 的含量占 50%, 而 AuCl3 中 Au 的含量达 65%, 可见 Z 不是 AuCl3, 假设为配合物 HAuCl4, 含 Au 58%, 仍大 于 50%, 故假设它是水合物, 则可求得:HAuCl4·3H2O 的摩尔质量为 393.8 其中 Au 的 含量为 197/394=50%。(2 分) 其他推理过程,只要合理,也得满分。

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