大單元2025高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)二輪專題化學(xué)課后習(xí)題主觀題突破三(分值:100分)學(xué)生用書P2251.(14分)(2024·山東淄博一模)中草藥活性成分仙鶴草內(nèi)酯(H)的一種合成路線如下:A(C9H8O6)BEFG已知:Ⅰ.Ph—OH+BnClPh—OBnPh—OHPh—=Bn—=。Ⅱ.RCH2COOC2H5+R、R1、R2=烴基、HⅢ.回答下列問題:(1)A→B的試劑和反應(yīng)條件為;A的同分異構(gòu)體中,符合下列條件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為(任寫1種)。

a.與NaHCO3溶液反應(yīng)放出CO2氣體b.能發(fā)生水解反應(yīng),也能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)c.含有四種化學(xué)環(huán)境的氫(2)設(shè)計(jì)B→C反應(yīng)的目的是;E中含氧官能團(tuán)的名稱為。

(3)C→E的反應(yīng)過程分兩步,第一步為加成反應(yīng),第二步反應(yīng)類型為;D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。

(4)F→G的化學(xué)方程式為

。

(5)根據(jù)上述信息,寫出以苯乙酮和戊二酸二乙酯為主要原料制備的合成路線。答案:(1)CH3CH2OH、濃硫酸,加熱或或或(2)保護(hù)酚羥基醚鍵、酯基(3)消去反應(yīng)(4)+Br2+HBr(5)解析:由A的分子式及C的結(jié)構(gòu),根據(jù)已知Ⅰ,推出A為,A→B為酯化反應(yīng),B為,根據(jù)已知Ⅱ,C→E為先加成后消去,D為,E為,F為,根據(jù)已知Ⅲ,G為。(1)a.與NaHCO3溶液反應(yīng)放出CO2氣體,含羧基;b.能發(fā)生水解反應(yīng),也能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng),含酚羥基,含酯基;c.含有四種化學(xué)環(huán)境的氫,說明具有對(duì)稱性,A的同分異構(gòu)體中,符合條件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式有4種(見答案:)。(2)設(shè)計(jì)B→C,酚羥基先反應(yīng),最后又變回酚羥基,故反應(yīng)的目的是保護(hù)酚羥基;由E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知E中含氧官能團(tuán)名稱為醚鍵、酯基。(5)根據(jù)上述信息,由苯乙酮和戊二酸二乙酯先通過已知Ⅱ加成消去后,再通過已知Ⅲ制備。2.(15分)(2024·湖南長(zhǎng)郡中學(xué)一模)法匹拉韋(有機(jī)物I)是一種廣譜抗病毒仿制藥,其含有的環(huán)狀結(jié)構(gòu)與苯的共軛結(jié)構(gòu)類似。一種合成法匹拉韋的路線如圖所示:C已知:①R—NH2R—OH;②R1—CHOR1CH(OH)COOH;③化合物F、G不易分離,萃取劑的極性過大則常得到黑色糊狀物,過小則萃取率不高?；卮鹣铝袉栴}:(1)化合物B中含氧官能團(tuán)的名稱為。

(2)C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,其分子中sp2雜化的C原子個(gè)數(shù)是;F到G的反應(yīng)類型為。

(3)D的同分異構(gòu)體J滿足下列條件:①J與其一種水解產(chǎn)物均可以發(fā)生銀鏡反應(yīng);②J的1H-NMR譜如圖所示;③J含有兩種含氧官能團(tuán),不存在兩個(gè)氧原子相連或氧原子與溴原子相連的情況;④J含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)。請(qǐng)寫出J的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:。

(4)請(qǐng)寫出G到H的化學(xué)方程式:

。

本工藝與傳統(tǒng)工藝相比,不同之處即在G到H這一步:進(jìn)行此步驟前將萃取劑由正己烷/乙酸乙酯換為甲苯,反應(yīng)時(shí)將CH3COOK或CH3COONa換為NaOH,請(qǐng)從產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)性的角度分析本工藝的優(yōu)點(diǎn):;

。

(5)根據(jù)已有知識(shí)并結(jié)合相關(guān)信息,將以A為原料制備的合成路線補(bǔ)充完整。答案:(1)酯基(2)5取代反應(yīng)(3)、(4)+2NaOH+NaF+H2O甲苯的極性介于乙酸乙酯與正己烷之間,分離效果好NaOH更為廉價(jià),使此工藝更適合工業(yè)化(5)解析:A()在濃硫酸加熱條件下與CH3OH發(fā)生酯化反應(yīng)生成B(),B在NBS、CH3CN、N2條件下反應(yīng)生成C(),C發(fā)生已知①的取代反應(yīng)生成D(),D與一水合氨反應(yīng)生成E(),E轉(zhuǎn)化為F(),F發(fā)生取代反應(yīng)生成G(),G發(fā)生鹵代物水解生成H(),H在1)H2O2、2)HCl作用下生成I()。(1)化合物B為,其含氧官能團(tuán)的名稱為酯基。(2)C分子中sp2雜化的C原子為環(huán)中的4個(gè)碳原子和酯基中的一個(gè)碳原子,共5個(gè);F為,發(fā)生取代反應(yīng)生成G()。(3)由限定條件①可知,J為甲酸某酯,含氧官能團(tuán)之一為酯基,由1H-NMR譜圖可知,J有三種等效氫,且個(gè)數(shù)比為2∶2∶1,因?yàn)轷セ兄挥幸粋€(gè)氫原子,由此可推測(cè)另外兩種等效氫為—CH2—和環(huán)狀對(duì)稱結(jié)構(gòu)上的等效氫,根據(jù)限定條件③④可知,另一種含氧官能團(tuán)為醚鍵,此時(shí)與D的不飽和度匹配,由此寫出符合條件的J的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。(4)G到H的反應(yīng)為鹵代物的水解反應(yīng);由已知信息③可知更換萃取劑是為了更好地分離F與G的混合物,甲苯的極性介于乙酸乙酯與正己烷之間,因此從產(chǎn)率的角度出發(fā),本工藝的好處為分離效果好,而G→H的反應(yīng)中將反應(yīng)物由乙酸鉀或乙酸鈉換為更廉價(jià)的氫氧化鈉,因此從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),本工藝的好處為氫氧化鈉更為廉價(jià),使此工藝更適合工業(yè)化。(5)第一步,對(duì)比原料與目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu),目標(biāo)產(chǎn)物分子中碳原子數(shù)比原料A分子中多一個(gè),故由原料A制備目標(biāo)產(chǎn)物的關(guān)鍵在于延長(zhǎng)A的碳鏈,可用試劑NaCN來實(shí)現(xiàn);第二步,將氨基進(jìn)行官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化,氨基轉(zhuǎn)化成羥基;第三步,分析反應(yīng)的先后順序,先催化氧化再成環(huán),若催化氧化置于酯化之后,則會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物。3.(14分)(2024·湖北卷)某研究小組按以下路線對(duì)內(nèi)酰胺F的合成進(jìn)行了探索?；卮鹣铝袉栴}。(1)從實(shí)驗(yàn)安全角度考慮,AB中應(yīng)連有吸收裝置,吸收劑為。

(2)C的名稱為,它在酸溶液中用甲醇處理,可得到制備(填字母)的原料。

a.滌綸 b.尼龍c.維綸 d.有機(jī)玻璃(3)下列反應(yīng)中不屬于加成反應(yīng)的有(填字母)。

a.AB b.BCc.EF(4)寫出CD的化學(xué)方程式:

。

(5)已知(亞胺)。然而,E在室溫下主要生成G(),原因是

。

(6)已知亞胺易被還原。DE中,催化加氫需在酸性條件下進(jìn)行的原因是;若催化加氫時(shí),不加入酸,則生成分子式為C10H19NO2的化合物H,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。

答案:(1)NaOH溶液(或其他堿溶液等)(2)2-甲基-2-丙烯腈(或甲基丙烯腈)d(3)bc(4)+(5)亞胺不穩(wěn)定,易發(fā)生分子重排反應(yīng)(異構(gòu)化)生成有機(jī)化合物G(6)H+可以保護(hù)氨基,使E不轉(zhuǎn)化為G解析:有機(jī)物A與HCN在催化劑作用下發(fā)生加成反應(yīng)生成有機(jī)物B,有機(jī)物B在Al2O3的作用下發(fā)生消去反應(yīng)生成有機(jī)物C,有機(jī)物C與C6H10O3發(fā)生加成反應(yīng)生成有機(jī)物D,根據(jù)有機(jī)物D的結(jié)構(gòu)可以推測(cè),C6H10O3的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,有機(jī)物D發(fā)生兩步連續(xù)的反應(yīng)生成有機(jī)物E,有機(jī)物D中的氰基最終變?yōu)椤狢H2NH2,最后有機(jī)物E發(fā)生取代反應(yīng)生成有機(jī)物F和乙醇。(1)有機(jī)物AB的反應(yīng)中有HCN參加反應(yīng),HCN有毒,需要用堿溶液吸收,可選用NaOH溶液。(2)有機(jī)物C可以與甲醇在酸性溶液中發(fā)生反應(yīng)生成甲基丙烯酸,甲基丙烯酸經(jīng)聚合反應(yīng)生成有機(jī)玻璃,答案:選d。(3)根據(jù)分析,有機(jī)物A反應(yīng)生成有機(jī)物B的過程為加成反應(yīng),有機(jī)物B生成有機(jī)物C的反應(yīng)為消去反應(yīng),有機(jī)物E生成有機(jī)物F的反應(yīng)為取代反應(yīng),故選bc。(4)根據(jù)分析,有機(jī)物C與發(fā)生加成反應(yīng)生成有機(jī)物D。(5)羰基與氨基發(fā)生反應(yīng)生成亞胺(),亞胺在酸性條件下不穩(wěn)定,容易發(fā)生重排反應(yīng)生成有機(jī)物G,有機(jī)物G在室溫下具有更高的共軛結(jié)構(gòu),性質(zhì)更穩(wěn)定。(6)E中的氨基易發(fā)生與羰基的反應(yīng),加入H+可以對(duì)氨基起保護(hù)作用;若不加入酸,則生成分子式為C10H19NO2的化合物H,其可能的流程為。4.(13分)(2024·江蘇揚(yáng)州高三期末)化合物G是一種重要的藥物中間體,其人工合成路線如下:(1)化合物A分子中σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為。

(2)F→G的反應(yīng)類型為。

(3)D→E轉(zhuǎn)化過程中新生成的官能團(tuán)名稱為。

(4)B→C中經(jīng)歷BXYC的過程,寫出中間體Y的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:。

(5)已知:RCOOHRCOCl。設(shè)計(jì)以和CH3CHO為原料制備的合成路線(無機(jī)試劑和有機(jī)溶劑任用,合成路線示例見題干)。答案:(1)11∶3(2)取代反應(yīng)(3)氨基(4)(5)解析:由反應(yīng)流程可知,A與在NaH和DMF條件下生成B,B分子內(nèi)的—NO2和—CHO發(fā)生分子內(nèi)成環(huán)得到C,C分子與發(fā)生取代反應(yīng)生成D,然后加H2還原D中的硝基,得到E為,E和發(fā)生取代反應(yīng)生成F,F再和(CH3)2NCH2N(CH3)2反應(yīng)生成G。(1)化合物A分子中有三個(gè)雙鍵,一個(gè)雙鍵含有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,所以化合物A分子中σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為11∶3。(2)根據(jù)F和G的結(jié)構(gòu)可推測(cè),F→G的反應(yīng)類型為取代反應(yīng)。(3)D→E為還原D中的硝基得到E(),轉(zhuǎn)化過程中新生成的官能團(tuán)名稱為氨基。(4)由B→C反應(yīng)經(jīng)歷可知,B還原生成,中—NH2和—CHO加成生成X為,X發(fā)生消去反應(yīng)生成Y為,Y發(fā)生加成得到C。(5)已知:RCOOHRCOCl。以和CH3CHO為原料制備,被酸性高錳酸鉀氧化,產(chǎn)物和SOCl2反應(yīng)得到;發(fā)生對(duì)位硝基化反應(yīng),產(chǎn)物和CH3CHO反應(yīng)得到,最后和反應(yīng)得到。5.(15分)(2024·重慶八中高三適應(yīng)性考試)某研究小組按如圖所示路線合成抗癌藥物J。已知:①RX+R'NH2RNHR'+HX;②2RCOOH+RCOOH回答下列問題:(1)A中所含官能團(tuán)的名稱為。D的化學(xué)名稱為。

(2)B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。

(3)B→C的反應(yīng)類型為。

(4)F→G的化學(xué)方程式為

。

(5)同時(shí)符合下列條件的化合物E的同分異構(gòu)體有種(不考慮立體異構(gòu))。

①能發(fā)生銀鏡反應(yīng)②能與NaHCO3反應(yīng)產(chǎn)生氣體③無環(huán)狀結(jié)構(gòu)(6)等物質(zhì)的量的I與J分別在一定條件下與足量NaOH溶液反應(yīng),消耗NaOH的物質(zhì)的量之比為。

(7)用流程圖表示以乙烯為原料,合成三乙醇胺(),其他無機(jī)試劑任選。答案:(1)硝基和溴原子環(huán)戊烯(2)(3)還原反應(yīng)(4)+H2O(5)8(6)1∶4(7)解析:與CH3NH2反應(yīng)生成B,B發(fā)生還原反應(yīng)生成C,結(jié)合C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知A到B為取代反應(yīng),B為,C與E發(fā)生已知②中反應(yīng)生成F,F為,F脫水生成G(),G與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成H(),H中硝基被氫氣還原成氨基后再與環(huán)氧乙烷發(fā)生反應(yīng)生成I,I與SOCl2發(fā)生取代反應(yīng)后再與鹽酸反應(yīng)生成J。(3)B→C中—NO2轉(zhuǎn)化為—NH2,故B→C的反應(yīng)類型為還原反應(yīng)。(4)F脫水生成G,根據(jù)F、G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可寫出化學(xué)方程式。(5)根據(jù)題干信息可知,滿足條件的E的同分異構(gòu)體有醛基、羧基以及無環(huán)狀結(jié)構(gòu),根據(jù)不飽和度可知結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)碳碳雙鍵,采用“定一議一”方法,固定碳碳雙鍵和羧基,移動(dòng)醛基,滿足條件的E的同分異構(gòu)體有8種。(6)設(shè)有機(jī)物I與J的物質(zhì)的量均為1mol,I中酯基消耗NaOH,1mol酯基消耗1molNaOH,因此1molI消耗1molNaOH,1molJ()中,1molCl原子水解消耗1molNaOH,1molHCl消耗1molNaOH,1mol羧基消耗1molNaOH,因此1molJ消耗4molNaOH。6.(15分)(2024·全國(guó)新課標(biāo)卷)四氟咯草胺(化合物G)是一種新型除草劑,可有效控制稻田雜草。G的一條合成路線如下(略去部分試劑和條件,忽略立體化學(xué))。已知反應(yīng)Ⅰ:ROHROSO2CH3+(C2H5)3N·HCl已知反應(yīng)Ⅱ:++R4OHR1為烴基或H,R、R2、R3、R4為烴基回答下列問題:(1)反應(yīng)①的反應(yīng)類型為;加入K2CO3的作用是。

(2)D分子中采用sp3雜化的碳原子數(shù)是。

(3)對(duì)照已知反應(yīng)Ⅰ,反應(yīng)③不使用(C2H5)3N也能進(jìn)行,原因是

。

(4)E中含氧官能團(tuán)名稱是。

(5)F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是;反應(yīng)⑤分兩步進(jìn)行,第一步產(chǎn)物的分子式為C15H18F3NO4,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是。

(6)G中手性碳原子是(寫出序號(hào))。

(7)化合物H是B的同分異構(gòu)體,具有苯環(huán)結(jié)構(gòu),核磁共振氫譜中顯示為四組峰,且可以發(fā)生已知反應(yīng)Ⅱ,則H的可能結(jié)構(gòu)是。

答案:(1)取代反應(yīng)與生成的HBr反應(yīng),促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行(2)5(3)存在含三級(jí)胺結(jié)構(gòu)的化合物,可吸收HCl(4)酯基(5)(6)3和4(7)、解析:結(jié)合A、C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和B的分子式可知,B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,A與B發(fā)生取代反應(yīng),生成C和小分子HBr,加入的K2CO3與生成的HBr發(fā)生反應(yīng),促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行;由反應(yīng)③的反應(yīng)條件可知,反應(yīng)③發(fā)生已知反應(yīng)Ⅰ,則D中應(yīng)含有—OH,再結(jié)合C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、D的分子式可知,C→D發(fā)生的是羰基的加氫還原反應(yīng),D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,采取sp3雜化的C原子為圖中數(shù)字標(biāo)注的C原子,有5個(gè);D的分子中存在—OH和,依次發(fā)生反應(yīng)③(類似已知反應(yīng)Ⅰ)、反應(yīng)④(取代反應(yīng))生成E,E中含氧官能團(tuán)為酯基;根據(jù)E、G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和反應(yīng)⑤、反應(yīng)⑥的反應(yīng)試劑,結(jié)合F的分子式可知,F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。(3)已知反應(yīng)Ⅰ為—OH與CH3SO2Cl發(fā)生取代反應(yīng),生成的小分子HCl與結(jié)合生成銨鹽。由D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知,D分子中存在三級(jí)胺結(jié)構(gòu),存在含三級(jí)胺結(jié)構(gòu)的化合物,可吸收HCl,故反應(yīng)③不使用(C2H5)3N也能進(jìn)行。(5)已知反應(yīng)⑤分兩步進(jìn)行,結(jié)合F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知,E→F過程中,第二步為第一步產(chǎn)物發(fā)生已知反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng),結(jié)合第一步產(chǎn)物的分子式及已知反應(yīng)Ⅱ的機(jī)理知,第一步產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。(7)由分析可知,B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,其同分異構(gòu)體H能發(fā)生已知反應(yīng)Ⅱ,說明其具有或—NH2結(jié)構(gòu);具有苯環(huán)結(jié)構(gòu),核磁共振氫譜中顯示有4組峰,說明結(jié)構(gòu)對(duì)稱,則其可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式有、。7.(14分)(2024·四川成都一模)靛藍(lán)類色素廣泛用于食品、醫(yī)藥和印染工業(yè)。靛藍(lán)(化合物X)和多環(huán)化合物Y的一種合成路線如下所示(部分反應(yīng)條件或試劑略去)。已知:ⅰ.R1—CHO+(1)B的名稱是。

(2)E→G的反應(yīng)類型是,G中所含官能團(tuán)的名稱是。

(3)符合下列條件的J的同分異構(gòu)體有種;

a.苯環(huán)上含有兩個(gè)取代基,其中一個(gè)是硝基,且硝基連在苯環(huán)上b.能發(fā)生銀鏡反應(yīng)c.可與氫氧化鈉溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)其中核磁共振氫譜顯示4組峰,且峰面積比為6∶2∶2∶1的有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是。

(4)G→J的化學(xué)反應(yīng)方程式是

。

(5)已知K中除苯環(huán)外還含有一個(gè)五元環(huán),K的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是。

(6)已知:ⅱ.+R3—NH2ⅲ.中CN鍵性質(zhì)類似于羰基,在一定條件下能發(fā)生類似ⅰ的反應(yīng)。根據(jù)上述信息寫出M與L在一定條件下轉(zhuǎn)化為Y的路線圖。答案:(1)2-硝基甲苯或鄰硝基甲苯(2)氧化反應(yīng)硝基和醛基(3)15(4)+(5)(6)解析:A的分子式為C7H8,結(jié)合E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,可知A分子含有苯環(huán),故A為,由B的分子式、E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,可知A發(fā)生硝化反應(yīng)生成B,B與氯氣在光照條件下發(fā)生一鹵取代生成D,D發(fā)生鹵代烴的水解反應(yīng)生成E,故B為、D為;E發(fā)生催化氧化生成G是,和I反應(yīng)生成J,由信息可知I是;X水解為K、L,根據(jù)K、L的分子式,K中除苯環(huán)外還含有一個(gè)五元環(huán),推知K是、L是,K水解為M,M是。(2)E→G的過程中—CH2OH轉(zhuǎn)化為—CHO,反應(yīng)類型是氧化反應(yīng)。(3)符合下列條件的J的同分異構(gòu)體:a.苯環(huán)上含有兩個(gè)取代基,其中一個(gè)是硝基;b.能發(fā)生銀鏡反應(yīng);c.可與氫氧化鈉溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng);說明含有—OOCH基團(tuán),苯環(huán)的另一個(gè)取代基為CH3CH2CH2OOCH、(CH3)2CHOOCH中烴基失去1個(gè)氫原子形成的基團(tuán),前者有3種,后者有2種,2個(gè)取代基有鄰、間、對(duì)3種位置關(guān)系,故符合條件的同分異構(gòu)體共有3×(3+2)=15種,其中核磁共振氫譜顯示4組峰,且峰面積比為6∶2∶2∶1的有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是。(5)由分析可知K是。(6)由分析可知,L是,M是,M、L發(fā)生信息ⅱ的反應(yīng),所得產(chǎn)物發(fā)生信息ⅲ的反應(yīng)。主觀題突破四(分值:85分)學(xué)生用書P2391.(13分)氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要應(yīng)用,減少氮的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容之一。Ⅰ.一定條件下,用CH4催化還原可消除NO污染。已知:①CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-865.0kJ·mol-1②2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH=-112.5kJ·mol-1(1)N2和O2完全反應(yīng),每生成2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)NO時(shí),吸收8.9kJ的熱量,則CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=kJ·mol-1;一定溫度下,往一容積不變的密閉容器中加入適量的CH4和NO,下列條件能判斷該反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)的有(填字母)。

A.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變B.v消耗(NO)=4v消耗(CO2)C.單位時(shí)間里有4nmolC—H斷開同時(shí)有4nmolO—H斷開D.混合氣體的壓強(qiáng)不變混合氣體的密度不變(2)將2molNO(g)、1molO2(g)和2molHe(g)通入反應(yīng)器,在溫度T、壓強(qiáng)p條件下進(jìn)行反應(yīng)②和2NO2(g)N2O4(g)。平衡時(shí),若O2、NO2與N2O4三者的物質(zhì)的量相等,則NO轉(zhuǎn)化率為,反應(yīng)②平衡常數(shù)Kp=(用含p的代數(shù)式表示)。

Ⅱ.利用如圖所示原理去除NO:(3)基態(tài)N原子中,電子占據(jù)的最高能級(jí)為能級(jí),該能級(jí)軌道的形狀為;電解池中陰極反應(yīng)式為

。

(4)A口每產(chǎn)生224mLO2(體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況,不考慮O2的溶解),可處理NO的物質(zhì)的量為mol。

答案:(1)-1155.5BC(2)60%5(3)2p啞鈴形2HSO3-+2e-+2H+S2O42(4)0.02解析:(1)N2和O2完全反應(yīng),每生成2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)NO時(shí)n(NO)=2.24L22.4L·mol-1=0.1mol,吸收8.9kJ的熱量,則生成2molNO吸收熱量Q=8.9kJ×20=178kJ,即熱化學(xué)方程式為③N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH=+178kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)①+②-③整理可得CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)Δ反應(yīng)前后氣體質(zhì)量守恒,物質(zhì)的量不變,故而平均相對(duì)分子質(zhì)量一直不變,不能作為平衡的標(biāo)志,A錯(cuò)誤。達(dá)到平衡時(shí)不同物質(zhì)按計(jì)量數(shù)成比例,B正確。同理,C正確。整個(gè)反應(yīng)過程氣體壓強(qiáng)不變,不能作為平衡的標(biāo)志,D錯(cuò)誤。反應(yīng)前后氣體質(zhì)量守恒,體積不變,故而密度不變,不能作為平衡的標(biāo)志,E錯(cuò)誤。(2)由題目信息可知,設(shè)平衡時(shí)n(NO)=xmol,n(NO2)=n(O2)=n(N2O4)=ymol,根據(jù)N守恒可得x+3y=2,根據(jù)O守恒可得x+8y=4;解得n(NO)=xmol=0.8mol,n(NO2)=n(O2)=n(N2O4)=ymol=0.4mol。NO轉(zhuǎn)化率為2-0.82×100%=60%;平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為0.8mol+0.4mol×3+2mol=4mol,反應(yīng)②平衡常數(shù)(3)基態(tài)N原子核外電子排布為1s22s22p3,基態(tài)N原子中,電子占據(jù)的最高能級(jí)為2p能級(jí),該能級(jí)軌道的形狀為啞鈴形。由圖可知,電解池中陰極的亞硫酸氫根離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成S2O42-,反應(yīng)式為2HSO3-+2e-+2H+S2O(4)A口每產(chǎn)生224mLO2(體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況,不考慮O2的溶解)為0.01mol,NO得到電子生成0價(jià)的氮?dú)?根據(jù)電子守恒可知,2NO~4e-~O2,則可處理NO的物質(zhì)的量為0.02mol。2.(13分)(2024·皖豫名校聯(lián)盟一模)甲醇是重要的化工原料之一,也可用作燃料,利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)可以合成甲醇,涉及的反應(yīng)如下:反應(yīng)ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1反應(yīng)ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-49.9kJ·mol-1反應(yīng)ⅲ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3=+41.6kJ·mol-1請(qǐng)回答下列問題:(1)在某催化劑作用下,反應(yīng)ⅰ的反應(yīng)歷程如圖所示(圖中數(shù)據(jù)表示微粒數(shù)目以及微粒的相對(duì)總能量,*表示吸附在催化劑上):①反應(yīng)ⅰ在(填“較低”或“較高”)溫度下才能自發(fā)進(jìn)行。

②結(jié)合反應(yīng)歷程,寫出反應(yīng)ⅰ中生成甲醇的決速步驟的反應(yīng)方程式:

。

③m=(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字,已知1eV=1.6×10-22kJ)。

(2)反應(yīng)ⅰ的Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式Rlnk=-EaT+C(Ea為活化能,k為速率常數(shù),R和C均為常數(shù),T為溫度),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中曲線M所示。當(dāng)改變外界條件時(shí),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中曲線N所示,則實(shí)驗(yàn)可能改變的外界條件是(3)將一定量的CO2(g)和H2(g)充入密閉容器中并加入合適的催化劑,只發(fā)生反應(yīng)ⅱ和ⅲ。相同溫度下,在不同壓強(qiáng)下測(cè)得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率、CH3OH(g)的選擇性[n(CH3OH圖中表示CO2的平衡轉(zhuǎn)化率的曲線是(填“m”“n”或“p”),簡(jiǎn)述判斷方法:

。

(4)有研究認(rèn)為,在某催化劑作用下反應(yīng)ⅱ先后通過反應(yīng)ⅲ、ⅰ來實(shí)現(xiàn)。保持溫度T不變,向一恒容密閉容器中充入4molCO2和8molH2,在該催化劑作用下發(fā)生反應(yīng),經(jīng)5min達(dá)到平衡,測(cè)得H2O(g)的物質(zhì)的量為3mol,起始及達(dá)平衡時(shí)容器的總壓強(qiáng)分別為1.5akPa、akPa,則從開始到平衡用H2分壓表示的平均反應(yīng)速率為kPa·min-1(用含a的式子表示,下同,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù));反應(yīng)ⅱ的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=(kPa)-2(Kp為用分壓代替濃度計(jì)算的平衡常數(shù))。

答案:(1)①較低②CO*(g)+2H2(g)HCO*(g)+32H2(g)③0.95(2)加入更高效的催化劑(3)n增大壓強(qiáng),反應(yīng)ⅱ平衡正向移動(dòng),反應(yīng)ⅲ平衡不移動(dòng),則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的選擇性均增大,且CO的選擇性和CH3OH的選擇性之和為100%(4)740a解析:(1)①由題干信息可知,反應(yīng)ⅱ-反應(yīng)ⅲ即得反應(yīng)ⅰ,故ΔH1=ΔH2-ΔH3=(-49.9kJ·mol-1)-41.6kJ·mol-1=-91.5kJ·mol-1,即反應(yīng)ⅰ為氣體體積減小的放熱反應(yīng),即ΔH<0,ΔS<0,故反應(yīng)ⅰ在較低溫度下才能自發(fā)進(jìn)行;②已知反應(yīng)活化能越大,反應(yīng)速率越慢,活化能最大的一步反應(yīng)速率最慢,是整個(gè)反應(yīng)的決速步驟,根據(jù)題干反應(yīng)歷程圖信息可知,該反應(yīng)的決速步驟為CO*(g)+2H2(g)HCO*(g)+32H2(g);③由上述分析可知,該反應(yīng)的ΔH=-91.5kJ·mol-1,-m=-91.5kJ6.02×1023×1.6×10-22kJ≈-0.95eV,則m=0.95;(2)由題干信息可知,反應(yīng)ⅰ的Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式Rlnk=-EaT(3)已知反應(yīng)ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),反應(yīng)ⅲ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)可知,增大壓強(qiáng),反應(yīng)ⅱ平衡正向移動(dòng),反應(yīng)ⅲ平衡不移動(dòng),則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的選擇性均增大,且CO的選擇性和CH3OH的選擇性之和為100%,結(jié)合題干圖像可知,m為CH3OH的選擇性,p為CO的選擇性,n為CO2的平衡轉(zhuǎn)化率曲線;(4)有研究認(rèn)為,在某催化劑作用下反應(yīng)ⅱ先后通過反應(yīng)ⅲ、ⅰ來實(shí)現(xiàn),保持溫度T不變,向一恒容密閉容器中充入4molCO2和8molH2,在該催化劑作用下發(fā)生反應(yīng),經(jīng)5min達(dá)到平衡,測(cè)得H2O(g)的物質(zhì)的量為3mol,則進(jìn)行三段式分析為:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)起始量/mol 4 8 0 0轉(zhuǎn)化量/mol 3 3 3 3平衡量/mol 1 5 3 3CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始量/mol 3 5 0轉(zhuǎn)化量/mol x 2x x平衡量/mol 3-x 5-2x x起始及達(dá)平衡時(shí)容器的總壓強(qiáng)分別為1.5akPa、akPa,則有:4+81+3-x+5-2x+x+3=1.5akPaakPa,解得x=2mol,則H2的平衡分壓為5-2x12-2x×akPa=5-2×212-2×2×akPa=a8kPa,則從開始到平衡用H2分壓表示的平均反應(yīng)速率為812×1.5akPa-a8kPa5min=740akPa·min-13.(15分)(2024·湖南卷)丙烯腈(CH2CHCN)是一種重要的化工原料。工業(yè)上以N2為載氣,用TiO2作催化劑生產(chǎn)CH2CHCN的流程如下。已知:①進(jìn)料混合氣進(jìn)入兩釜的流量恒定,兩釜中反應(yīng)溫度恒定;②反應(yīng)釜Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)為ⅰ:HOCH2CH2COOC2H5(g)CH2CHCOOC2H5(g)+H2O(g)ΔH1③反應(yīng)釜Ⅱ中發(fā)生的反應(yīng)為ⅱ:CH2CHCOOC2H5(g)+NH3(g)CH2CHCONH2(g)+C2H5OH(g)ΔH2ⅲ:CH2CHCONH2(g)CH2CHCN(g)+H2O(g)ΔH3④在此生產(chǎn)條件下,酯類物質(zhì)可能發(fā)生水解?；卮鹣铝袉栴}。(1)總反應(yīng)HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)CH2CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)ΔH=(用含ΔH1、ΔH2和ΔH3的代數(shù)式表示)。

(2)進(jìn)料混合氣中n(HOCH2CH2COOC2H5)∶n(C2H5OH)=1∶2,出料中四種物質(zhì)(CH2CHCOOC2H5、CH2CHCN、C2H5OH、H2O)的流量(單位時(shí)間內(nèi)出料口流出物質(zhì)的物質(zhì)的量)隨時(shí)間變化關(guān)系如圖。①表示CH2CHCN的曲線是(填“a”“b”或“c”)。

②反應(yīng)釜Ⅰ中加入C2H5OH的作用是

。

③出料中沒有檢測(cè)到CH2CHCONH2的原因是

。

④反應(yīng)11h后,a、b、c曲線對(duì)應(yīng)物質(zhì)的流量逐漸降低的原因是

。

(3)催化劑TiO2再生時(shí)會(huì)釋放CO2,可用氨水吸收獲得NH4HCO3?，F(xiàn)將一定量的NH4HCO3固體(含0.72g水)置于密閉真空容器中,充入CO2和NH3,其中CO2的分壓為100kPa,在27℃下進(jìn)行干燥。為保證NH4HCO3不分解,NH3的分壓應(yīng)不低于kPa[已知p(H2O)=2.5×102kPa·mol-1×n(H2O),NH4HCO3分解的平衡常數(shù)Kp=4×104(kPa)3]。

(4)以CH2CHCN為原料,稀硫酸為電解液,Sn作陰極,用電解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4,其陰極反應(yīng)式為。

答案:(1)ΔH1+ΔH2+ΔH3(2)①c②降低HOCH2CH2COOC2H5的分壓,有利于反應(yīng)ⅰ正向移動(dòng),同時(shí)增大乙醇的濃度可以使酯的水解程度降低,從而提高CH2CHCOOC2H5的產(chǎn)率③CH2CHCONH2在反應(yīng)釜Ⅱ的溫度下可徹底分解④反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng),催化劑中毒活性降低,反應(yīng)速率減小,故產(chǎn)物減少(3)40(4)Sn+4CH2CHCN+4e-+4H+Sn(CH2CH2CN)4解析:工業(yè)上以N2為載氣,用TiO2作催化劑,由HOCH2CH2COOC2H5和C2H5OH為進(jìn)料氣體生產(chǎn)CH2CHCN,在反應(yīng)釜Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)ⅰ:HOCH2CH2COOC2H5(g)CH2CHCOOC2H5(g)+H2O(g),加入NH3后,在反應(yīng)釜Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)ⅱ:CH2CHCOOC2H5(g)+NH3(g)CH2CHCONH2(g)+C2H5OH(g),反應(yīng)ⅲ:CH2CHCONH2(g)CH2CHCN(g)+H2O(g),故產(chǎn)物的混合氣體中有CH2CHCN、C2H5OH、未反應(yīng)完的CH2CHCOOC2H5和水。(1)根據(jù)蓋斯定律,總反應(yīng)HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)CH2CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)可以由反應(yīng)ⅰ+反應(yīng)ⅱ+反應(yīng)ⅲ得到,故ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。(2)①根據(jù)總反應(yīng)HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)CH2CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g),設(shè)進(jìn)料混合氣中n(HOCH2CH2COOC2H5)=1mol,n(C2H5OH)=2mol,出料氣中CH2CHCOOC2H5含量很少,則生成CH2CHCN(g)、C2H5OH(g)的物質(zhì)的量約為1mol,生成H2O(g)的物質(zhì)的量約為2mol,故出料氣中C2H5OH(g)的物質(zhì)的量共約3mol,出料氣中CH2CHCN、C2H5OH、H2O的物質(zhì)的量之比約為1∶3∶2,因此曲線c表示CH2CHCN的曲線。②已知進(jìn)料混合氣進(jìn)入兩釜的流量恒定,反應(yīng)釜Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)ⅰ是氣體體積增大的反應(yīng),故加入C2H5OH降低HOCH2CH2COOC2H5的分壓有利于反應(yīng)ⅰ正向移動(dòng),同時(shí)增大乙醇的濃度可以使酯的水解程度降低從而提高CH2CHCOOC2H5的產(chǎn)率。③丙烯酰胺(CH2CHCONH2)的分解溫度為160~170℃,出料中沒有檢測(cè)到CH2CHCONH2的原因是CH2CHCONH2在反應(yīng)釜Ⅱ的溫度下可徹底分解。④反應(yīng)11h后,a、b、c曲線對(duì)應(yīng)物質(zhì)的流量逐漸降低的原因是反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng),催化劑中毒活性降低,反應(yīng)速率減小,故產(chǎn)物減少。(3)0.72g水的物質(zhì)的量為0.04mol,故p(H2O)=2.5×102kPa·mol-1×n(H2O)=10kPa,NH4HCO3分解的化學(xué)方程式為NH4HCO3(s)NH3(g)+CO2(g)+H2O(g),故NH4HCO3分解的平衡常數(shù)Kp=p(NH3)·p(CO2)·p(H2O)=4×104(kPa)3,解得p(NH3)=40kPa,故為保證NH4HCO3不分解,NH3的分壓應(yīng)不低于40kPa。(4)Sn(CH2CH2CN)4是有機(jī)化合物,在水中不電離,以CH2CHCN為原料,稀硫酸為電解液,Sn作陰極,用電解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4,故陰極的電極反應(yīng)式為Sn+4CH2CHCN+4e-+4H+Sn(CH2CH2CN)4。4.(15分)(2024·江蘇南京一模)“碳中和”目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一是CO2的資源化再利用。(1)氨的飽和食鹽水捕獲CO2是其利用的方法之一,反應(yīng)原理為:NaCl(aq)+NH3(g)+CO2(g)+H2O(l)NaHCO3(s)+NH4Cl(aq)。該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行的原因是

。

(2)XO基摻雜Na2CO3形成XO-Na2CO3(X=Mg、Ca、Cd等),能用于捕獲CO2,原理如圖所示。已知陽離子電荷數(shù)越高、半徑越小,陰離子越易受其影響而分解。①X=Ca時(shí),再生的化學(xué)方程式為

。

②X=Mg相比X=Ca,其優(yōu)點(diǎn)有

。

(3)催化電解吸收CO2的KOH溶液可將CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。①HCO3-在陰極放電生成CH3COO-的電極反應(yīng)式為②堿性溶液有利于抑制陰極上副產(chǎn)物的產(chǎn)生,該副產(chǎn)物的化學(xué)式為。

(4)在催化劑作用下,以CO2和H2為原料合成CH3OH,主要反應(yīng)為:反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ·mol-1保持壓強(qiáng)3MPa,將起始n(CO2)∶n(H2)=1∶3的混合氣體勻速通過裝有催化劑的反應(yīng)管,測(cè)得出口處CO2的轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇性[n生成(①隨著溫度的升高,CO2轉(zhuǎn)化率增大、但甲醇選擇性降低的原因是

。

②假設(shè)定義催化劑催化效率η=n生成(CH3OH)n投入(CO2)×100%,計(jì)算340℃時(shí)三種催化劑的催化效率之比η(In2O3)∶η答案:(1)反應(yīng)ΔH<0(2)①Na2Ca(CO3)2CaO-Na2CO3+CO2↑(或Na2Ca(CO3)2CaO+Na2CO3+CO2↑)②等質(zhì)量的MgO和CaO相比,MgO吸收的CO2的量多;Ca2+和Mg2+電荷數(shù)相等、Mg2+半徑小,再生時(shí)MgCO3分解溫度低,更節(jié)能(3)①11HCO3-+8e-CH3COO-+9CO32-+4H2(4)①隨著溫度升高,反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ速率加快,消耗的CO2增多。反應(yīng)Ⅰ的ΔH<0,反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0,隨著溫度升高,反應(yīng)Ⅰ正向進(jìn)行程度小,反應(yīng)Ⅱ正向進(jìn)行程度大,CO2轉(zhuǎn)化率升高、但CH3OH選擇性降低②18∶20∶15解析:(1)該反應(yīng)為熵減的反應(yīng),該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行,反應(yīng)ΔH<0。(2)①X=Ca時(shí),Na2Ca(CO3)2加熱生成CaO-Na2CO3和CO2,再生的化學(xué)方程式為Na2Ca(CO3)2CaO-Na2CO3+CO2↑或Na2Ca(CO3)2CaO+Na2CO3+CO2↑;②已知陽離子電荷數(shù)越高、半徑越小,陰離子越易受其影響而分解,所以X=Mg相比X=Ca,其優(yōu)點(diǎn)有等質(zhì)量的MgO和CaO相比,MgO吸收的CO2的量多;Ca2+和Mg2+電荷數(shù)相等、Mg2+半徑小,再生時(shí)MgCO3分解溫度低,更節(jié)能。(3)①催化電解吸收CO2的KOH溶液可將CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,HCO3-在陰極放電生成CH3COO-,電極反應(yīng)式為11HCO3-+8e-CH3COO-+9CO②電解時(shí),H+可在陰極得到電子生成H2,堿性溶液有利于抑制H2的產(chǎn)生。(4)①隨著溫度升高,反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ速率加快,消耗的CO2增多。反應(yīng)Ⅰ的ΔH<0,反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0,隨著溫度升高,反應(yīng)Ⅰ正向進(jìn)行程度小,反應(yīng)Ⅱ正向進(jìn)行程度大,CO2轉(zhuǎn)化率升高、但CH3OH選擇性降低;②由圖可知,340℃時(shí)In2O3、Mg/In2O3、Mn/In2O3的CO2的轉(zhuǎn)化率分別為12%、10%和5%,In2O3、Mg/In2O3、Mn/In2O3甲醇的選擇性分別為15%、20%和30%,所以η(In2O3)∶η(Mg/In2O3)∶η(Mn/In2O3)=(12%×15%)∶(10%×20%)∶(5%×30%)=18∶20∶15。5.(15分)(2024·全國(guó)甲卷)甲烷轉(zhuǎn)化為多碳化合物具有重要意義。一種將甲烷溴化再偶聯(lián)為丙烯(C3H6)的研究所獲得的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下。回答下列問題:(1)已知如下熱化學(xué)方程式:CH4(g)+Br2(g)CH3Br(g)+HBr(g)ΔH1=-29kJ·mol-13CH3Br(g)C3H6(g)+3HBr(g)ΔH2=+20kJ·mol-1計(jì)算反應(yīng)3CH4(g)+3Br2(g)C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=kJ·mol-1。

(2)CH4與Br2反應(yīng)生成CH3Br,部分CH3Br會(huì)進(jìn)一步溴化。將8mmolCH4和8mmolBr2通入密閉容器,平衡時(shí),n(CH4)、n(CH3Br)與溫度的關(guān)系見下圖(假設(shè)反應(yīng)后的含碳物質(zhì)只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。(ⅰ)圖中CH3Br的曲線是(填“a”或“b”)。

(ⅱ)560℃時(shí),CH4的轉(zhuǎn)化率α=,n(HBr)=mmol。

(ⅲ)560℃時(shí),反應(yīng)CH3Br(g)+Br2(g)CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常數(shù)K=。

(3)少量I2可提高生成CH3Br的選擇性。500℃時(shí),分別在有I2和無I2的條件下,將8mmolCH4和8mmolBr2通入密閉容器,溴代甲烷的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間(t)的變化關(guān)系見下圖。(ⅰ)在11~19s之間,有I2和無I2時(shí)CH3Br的生成速率之比v(有I2(ⅱ)從圖中找出I2提高了CH3Br選擇性的證據(jù):。

(ⅲ)研究表明,I2參與反應(yīng)的可能機(jī)理如下:①I2(g)·I(g)+·I(g)②·I(g)+CH2Br2(g)IBr(g)+·CH2Br(g)③·CH2Br(g)+HBr(g)CH3Br(g)+·Br(g)④·Br(g)+CH4(g)HBr(g)+·CH3(g)⑤·CH3(g)+IBr(g)CH3Br(g)+·I(g)⑥·I(g)+·I(g)I2(g)根據(jù)上述機(jī)理,分析I2提高CH3Br選擇性的原因:。

答案:(1)-67(2)(ⅰ)a(ⅱ)80%7.8(ⅲ)10.92(3)(ⅰ)32(或3∶2)(ⅱ)5s以后有I2催化的CH2Br2的含量逐漸降低,有I2催化的CH3Br的含量陡然上升(ⅲ)I2的投入消耗了部分CH2Br2,使得消耗的CH2Br2發(fā)生反應(yīng)生成了CH3解析:(1)將第一個(gè)熱化學(xué)方程式命名為①,將第二個(gè)熱化學(xué)方程式命名為②。根據(jù)蓋斯定律,將方程式①乘以3再加上方程式②,即①×3+②,得熱化學(xué)方程式3CH4(g)+3Br2(g)C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=-29kJ·mol-1×3+20kJ·mol-1=-67kJ·mol-1。(2)(ⅰ)根據(jù)CH4(g)+Br2(g)CH3Br(g)+HBr(g)為放熱反應(yīng)知,升高溫度,平衡逆向移動(dòng),CH4(g)的含量增多,CH3Br(g)的含量減少,故CH3Br的曲線為a。(ⅱ)560℃時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡,剩余的CH4(g)的物質(zhì)的量為1.6mmol,其轉(zhuǎn)化率α=8mmol-1.6mmol8mmol×100%=80%;若只發(fā)生一步反應(yīng),則生成6.4mmolCH3Br,但此時(shí)剩余CH3Br的物質(zhì)的量為5.0mmol,說明還有1.4mmolCH3Br發(fā)生反應(yīng)生成CH2Br2,則此時(shí)生成的HBr的物質(zhì)的量n=6.4(ⅲ)由(ⅱ)分析知,平衡時(shí),反應(yīng)中各組分的物質(zhì)的量分別為n(CH3Br)=5.0mmol,n(Br2)=0.2mmol,n(CH2Br2)=1.4mmol,n(HBr)=7.8mmol,故該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c(CH2(3)(ⅰ)11~19s時(shí),有I2的生成速率v=3.2V-2.6V8mol·L-1·s-1=0.075Vmmol·L-1·s-1,無I2的生成速率v=2.2V-1.8V8(ⅱ)從圖中可以看出,大約5s以后有I2催化的CH2Br2的含量逐漸降低,有I2催化的CH3Br的含量陡然上升,因此,可以利用此變化判斷I2提高了CH3Br的選擇性。(ⅲ)根據(jù)反應(yīng)機(jī)理可知,I2的投入消耗了部分CH2Br2,同時(shí)也消耗了部分HBr,使得消耗的CH2Br2發(fā)生反應(yīng)生成了CH3Br,提高了CH3Br的選擇性。6.(14分)(2024·安徽卷)乙烯是一種用途廣泛的有機(jī)化工原料。由乙烷制乙烯的研究備受關(guān)注。回答下列問題:【乙烷制乙烯】(1)C2H6氧化脫氫反應(yīng):2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)ΔH1=-209.8kJ·mol-1C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH2=+178.1kJ·mol-1計(jì)算:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH3=kJ·mol-1

(2)C2H6直接脫氫反應(yīng)為C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH4,C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示,則ΔH4(填“>”“<”或“=”)0。結(jié)合圖。下列條件中,達(dá)到平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率最接近40%的是(填字母)。

a.600℃,0.6MPab.700℃,0.7MPac.800℃,0.8MPa(3)一定溫度和壓強(qiáng)下,反應(yīng)ⅰC2H6(g)C2H4(g)+H2(g)Ka反應(yīng)ⅱC2H6(g)+H2(g)2CH4(g)Ka2(K(Ka是以平衡物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替平衡濃度計(jì)算的平衡常數(shù))①僅發(fā)生反應(yīng)ⅰ時(shí),C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率為25.0%,計(jì)算Ka1=②同時(shí)發(fā)生反應(yīng)ⅰ和ⅱ時(shí),與僅發(fā)生反應(yīng)ⅰ相比,C2H4的平衡產(chǎn)率(填“增大”“減小”或“不變”)。

【乙烷和乙烯混合氣的分離】(4)通過Cu+修飾的Y分子篩的吸附-脫附,可實(shí)現(xiàn)C2H4和C2H6混合氣的分離。Cu+的與C2H4分子的π鍵電子形成配位鍵,這種配位鍵強(qiáng)弱介于范德華力和共價(jià)鍵之間。用該分子篩分離C2H4和C2H6的優(yōu)點(diǎn)是。

(5)常溫常壓下,將C2H4和C2H6等體積混合,以一定流速通過某吸附劑。測(cè)得兩種氣體出口濃度(c)與進(jìn)口濃度(c0)之比隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。下列推斷合理的是(填字母)。

A.前30min,兩種氣體均未被吸附B.p點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻,出口氣體的主要成分是C2H6C.a~b對(duì)應(yīng)的時(shí)間段內(nèi),吸附的C2H6逐漸被C2H4替代答案:(1)-566(2)>b(3)①115②解析:(1)2CO(g)+O2(g)2CO2(g)的焓變?yōu)棣1-2ΔH2=-566kJ·mol-1。(2)從圖中可知,壓強(qiáng)相同的情況下,隨著溫度升高,C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率增大,因此該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH4>0。600℃,0.6MPa時(shí),C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率約為20%,a錯(cuò)誤;700℃,0.7MPa時(shí),C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率約為50%,最接近40%,b正確;700℃,0.8MPa時(shí),C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率接近50%,升高溫度,該反應(yīng)的化學(xué)平衡正向移動(dòng),C2H6轉(zhuǎn)化率增大,因此800℃,0.8MPa時(shí),C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率大于50%,c錯(cuò)誤。故選b。(3)①設(shè)C2H6的初始物質(zhì)的量為1mol,列三段式,代入數(shù)據(jù)計(jì)算,過程如下:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)起始/mol 1 0 0變化/mol 0.25 0.25 0.25平衡/mol 0.75 0.25 0.25Ka②由題干信息“在一定溫度和條件下”,只發(fā)生反應(yīng)ⅰ時(shí),隨著反應(yīng)進(jìn)行,氣體總物質(zhì)的量增大,壓強(qiáng)增大促使化學(xué)平衡逆向移動(dòng);同時(shí)發(fā)生反應(yīng)ⅰ和反應(yīng)ⅱ,因Ka2遠(yuǎn)大于Ka1,C2H6以反應(yīng)ⅱ為主,反應(yīng)ⅱ為等體積反應(yīng),但對(duì)反應(yīng)ⅰ來說,反應(yīng)ⅱ的發(fā)生相當(dāng)于在單獨(dú)發(fā)生反應(yīng)ⅰ的基礎(chǔ)上減小了壓強(qiáng),則反應(yīng)ⅰ化學(xué)平衡正向移動(dòng),C(4)Cu+的4s空軌道與C2H4分子的π鍵電子形成配位鍵。Cu+修飾的Y分子篩只吸附C2H4,使C2H4與C2H6氣體分離較徹底,且氣體只要通過分子篩即可分離,所以操作簡(jiǎn)單。由于C2H4與分子篩之間的作用力較弱,所以C2H4從分子篩上脫附時(shí)消耗的能量低。(5)前30min,cc0=0,出口濃度c為0,說明兩種氣體均被吸附,A錯(cuò)誤;p點(diǎn)時(shí),C2H6對(duì)應(yīng)的cc0≈1.75,出口處C2H6濃度較大,而C2H4對(duì)應(yīng)的cc0較小,出口處C2H4濃度較小,說明此時(shí)出口處氣體的主要成分為C2H6,B正確;a點(diǎn)處C2H6的cc0=1,說明此時(shí)C2H6不再吸附在吸附劑上,而a點(diǎn)后C2H6的cc0>1,說明原來吸附的吸附劑上的C2H6也開始脫落,同時(shí)從圖中可知,a點(diǎn)后一段時(shí)間,C2H4的cc0仍為0,說明是吸附的C2H6逐漸被C2H4替代,p—b點(diǎn)之間,吸附的C2H6仍在被C2H4替代,但是速率相對(duì)之前有所減小,同時(shí)吸附劑可能因吸附量有限等原因無法一直吸附C2H4,因此p點(diǎn)后C主觀題突破五(分值:95分)學(xué)生用書P2471.(13分)(2024·四川宜賓一模)碳酸亞鐵(FeCO3)是菱鐵礦的主要成分,可用作補(bǔ)血?jiǎng)?。?shí)驗(yàn)室制備FeCO3的裝置如下圖所示。已知:FeCO3為白色難溶于水的固體,在潮濕的空氣中易被氧化為Fe(OH)3。回答下列問題:(1)儀器a的名稱為。

(2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí),打開K1、K3,關(guān)閉K2,其目的是

;

一段時(shí)間后(填具體操作),使FeSO4溶液進(jìn)入儀器c中。

(3)儀器d中的試劑為H2O,其作用是

。

(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)束,將儀器c中的混合物過濾、洗滌、干燥,得到FeCO3粗品。①確認(rèn)沉淀是否洗滌干凈的操作及現(xiàn)象是

。

②若粗品未及時(shí)進(jìn)行干燥處理,在空氣中將部分變?yōu)榧t褐色,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

。

(5)由于碳酸鈉溶液堿性較強(qiáng),制備過程中會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)(填化學(xué)式)。若用NH4HCO3代替Na2CO3,可制得更純凈的FeCO3,制備過程中產(chǎn)生無色氣體,該反應(yīng)的離子方程式是

。

答案:(1)恒壓滴液漏斗(2)將稀硫酸滴入燒瓶與鐵屑反應(yīng),利用生成的H2排出裝置內(nèi)原有空氣關(guān)閉K1、K3,打開K2(3)液封,防止空氣進(jìn)入儀器c中氧化FeCO3(4)①取最后一次洗滌液少許于試管中,滴加稀鹽酸酸化,再加入BaCl2溶液,若不產(chǎn)生白色沉淀,則沉淀已洗凈②4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2(5)Fe(OH)22HCO3-+Fe2+FeCO3↓+CO2↑+H2解析:實(shí)驗(yàn)開始時(shí),打開K1、K3,關(guān)閉K2,利用生成的H2排出裝置內(nèi)原有空氣;一段時(shí)間后關(guān)閉K1、K3,打開K2,利用b中產(chǎn)生的氫氣把FeSO4溶液壓入儀器c中與碳酸鈉反應(yīng)生成FeCO3,d中盛放水,防止空氣進(jìn)入儀器c中氧化FeCO3。(1)根據(jù)裝置圖,儀器a的名稱為恒壓滴液漏斗。(2)Fe2+易被氧氣氧化,實(shí)驗(yàn)開始時(shí),打開K1、K3,關(guān)閉K2,其目的是將稀硫酸滴入燒瓶與鐵屑反應(yīng),利用生成的H2排出裝置內(nèi)原有空氣,防止Fe2+被氧化;一段時(shí)間后關(guān)閉K1、K3,打開K2,b中產(chǎn)生的氫氣把FeSO4溶液壓入儀器c中。(3)FeCO3在潮濕的空氣中易被氧化為Fe(OH)3,儀器d中的試劑為H2O,其作用是液封,防止空氣進(jìn)入儀器c中氧化FeCO3。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)束,將儀器c中的混合物過濾、洗滌、干燥,得到FeCO3粗品。①FeCO3中可能含有的雜質(zhì)為硫酸鈉,若最后一次洗滌液中不含硫酸根離子,說明沉淀洗滌干凈。②FeCO3在潮濕的空氣中易被氧氣氧化為紅褐色Fe(OH)3,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2。(5)Fe2+與OH-反應(yīng)生成難溶于水的Fe(OH)2,由于碳酸鈉溶液堿性較強(qiáng),制備過程中會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)Fe(OH)2。若用NH4HCO3代替Na2CO3,可制得更純凈的FeCO3,制備過程中產(chǎn)生無色氣體二氧化碳,該反應(yīng)的離子方程式是2HCO3-+Fe2+FeCO3↓+CO2↑+H2O。2.(15分)(2024·安徽滁州一模)某?；瘜W(xué)興趣小組研究學(xué)校附近的空氣質(zhì)量,遇到了下列問題,請(qǐng)你幫助他們。(1)甲組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)懸浮顆粒物、空氣中SO2含量進(jìn)行測(cè)定。A裝置的名稱為。

注:氣體流速管是用來測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)通過氣體體積的裝置①用上述裝置定量測(cè)定空氣中的SO2和可吸入顆粒的含量,除測(cè)定氣體流速(單位:cm3·min-1)和反應(yīng)所需時(shí)間外還需要的數(shù)據(jù)是

。

②已知:碘單質(zhì)微溶于水,KI可以增大碘在水中的溶解度。請(qǐng)你協(xié)助甲組同學(xué)完成100mL5×10-4mol·L-1碘溶液的配制:a.將容量瓶置于水平臺(tái)面上,加入蒸餾水至距容量瓶刻度線1~2cm時(shí),改用膠頭滴管逐滴滴加,直至液體凹液面與刻度線相平。b.用電子天平準(zhǔn)確稱取1.27g碘單質(zhì)加入燒杯中,同時(shí)加入少量碘化鉀固體,加水溶解后轉(zhuǎn)入容量瓶中。c.從上一步所得溶液中取出10.00mL溶液倒入燒杯中,加水稀釋至100mL。d.用少量蒸餾水洗滌燒杯和玻璃棒2~3次,并將洗滌液轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中。合理的步驟順序是。

(2)乙組同學(xué)擬用如圖簡(jiǎn)易裝置測(cè)定空氣中的SO2含量:①檢查該裝置的氣密性時(shí),先在試管中裝入適量的水(保證玻璃管的下端浸沒在水中)。然后

(填寫操作方法及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象),則證明該裝置的氣密性良好。②測(cè)定指定地點(diǎn)空氣中的SO2含量時(shí),準(zhǔn)確移取1.00mL5×10-4mol·L-1碘溶液,注入如圖所示試管中。用適量的蒸餾水稀釋后,再加2~3滴淀粉溶液,配制成溶液B。甲、乙兩組同學(xué)分別使用如圖所示相同的實(shí)驗(yàn)裝置和溶液B,在同一地點(diǎn)、同時(shí)推拉注射器的活塞,反復(fù)抽氣,直到溶液的藍(lán)色全部褪盡為止停止抽氣,記錄抽氣次數(shù)如下(假設(shè)每次抽氣500mL)。分組甲組乙組抽氣次數(shù)110145實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)/min6.54我國(guó)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)空氣質(zhì)量測(cè)定中SO2的最高濃度限值如下表:最高濃度限值/(mg·m-3)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.150.500.70經(jīng)老師和同學(xué)們分析,甲組測(cè)定結(jié)果更為準(zhǔn)確,則該地點(diǎn)的空氣中SO2的含量為mg·m-3(保留2位有效數(shù)字),屬于(填漢字)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。請(qǐng)你分析乙組實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大偏差的原因是(兩個(gè)小組所用裝置和藥品均無問題)

。

答案:(1)洗氣瓶①懸浮顆粒吸附器吸收前、吸收后的質(zhì)量②b→d→a→c(2)①向外輕輕拉動(dòng)注射器的活塞,浸沒在水中的玻璃導(dǎo)管口有氣泡冒出②0.58三抽氣速度過快,二氧化硫沒有充分被吸收解析:(1)觀察實(shí)驗(yàn)裝置可知A裝置的名稱為洗氣瓶;除測(cè)定氣體流速(單位:cm3·min-1),測(cè)定溶液藍(lán)色恰好褪去所需的時(shí)間外,還要測(cè)量可吸入顆粒的含量,可用懸浮顆粒吸附器來吸收,顆粒吸附器前后質(zhì)量之差即為懸浮顆粒的質(zhì)量。碘單質(zhì)微溶于水,KI可以增大碘在水中的溶解度。要配制100mL5×10-4mol·L-1碘溶液,第一步:用電子天平準(zhǔn)確稱取1.27g碘單質(zhì)(物質(zhì)的量為1.27g254g·mol-1=0.005mol)加入燒杯中,同時(shí)加入少量碘化鉀固體,加適量水?dāng)嚢枋怪耆芙?接著進(jìn)行轉(zhuǎn)移、洗滌、定容、搖勻,最后從所得1000mL溶液中取出10.00mL溶液倒入燒杯中,加水稀釋至100mL。(2)①根據(jù)裝置圖,檢查該裝置的氣密性時(shí),先在試管中裝入適量的水(保證玻璃管的下端浸沒在水中)。然后向外輕輕拉動(dòng)注射器的活塞時(shí),將會(huì)看到浸沒在水中的玻璃導(dǎo)管口有氣泡冒出,則證明該裝置的氣密性良好;②根據(jù)表格數(shù)據(jù),甲組抽氣110次,通過的氣體總體積為500mL×110=55000mL=55L,二氧化硫用碘溶液來吸收,反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+I2+2H2O2HI+H2SO4,則含有的二氧化硫的物質(zhì)的量為1.00×10-3L×5×10-4mol·L-1=5×10-7mol,則該地點(diǎn)的空氣中SO2的含量為5×10-7mol×64g·mol-10.055m3.(14分)(2024·全國(guó)甲卷)CO(NH2)2·H2O2(俗稱過氧化脲)是一種消毒劑,實(shí)驗(yàn)室中可用尿素與過氧化氫制取,反應(yīng)方程式如下:CO(NH2)2+H2O2CO(NH2)2·H2O2。(一)過氧化脲的合成燒杯中分別加入25mL30%H2O2(ρ=1.11g·cm-3)、40mL蒸餾水和12.0g尿素,攪拌溶解。30℃下反應(yīng)40min,冷卻結(jié)晶、過濾、干燥,得白色針狀晶體9.4g。(二)過氧化脲性質(zhì)檢測(cè)Ⅰ.過氧化脲溶液用稀硫酸酸化后,滴加KMnO4溶液,紫紅色消失。Ⅱ.過氧化脲溶液用稀硫酸酸化后,加入KI溶液和四氯化碳,振蕩,靜置。(三)產(chǎn)品純度測(cè)定溶液配制:稱取一定量產(chǎn)品,用蒸餾水溶解后配制成100mL溶液。滴定分析:量取25.00mL過氧化脲溶液至錐形瓶中,加入一定量稀硫酸,用準(zhǔn)確濃度的KMnO4溶液滴定至微紅色,記錄滴定體積,計(jì)算純度?；卮鹣铝袉栴}:(1)過濾中使用到的玻璃儀器有

(寫出兩種即可)。

(2)過氧化脲的產(chǎn)率為。

(3)性質(zhì)檢測(cè)Ⅱ中的現(xiàn)象為。性質(zhì)檢測(cè)Ⅰ和Ⅱ分別說明過氧化脲具有的性質(zhì)是。

(4)下圖為“溶液配制”的部分過程,操作a應(yīng)重復(fù)3次,目的是,定容后還需要的操作為。

(5)“滴定分析”步驟中,下列操作錯(cuò)誤的是(填字母)。

A.KMnO4溶液置于酸式滴定管中B.用量筒量取25.00mL過氧化脲溶液C.滴定接近終點(diǎn)時(shí),用洗瓶沖洗錐形瓶?jī)?nèi)壁D.錐形瓶?jī)?nèi)溶液變色后,立即記錄滴定管液面刻度(6)以下操作導(dǎo)致過氧化脲純度測(cè)定結(jié)果偏低的是(填字母)。

A.容量瓶中液面超過刻度線B.滴定管水洗后未用KMnO4溶液潤(rùn)洗C.搖動(dòng)錐形瓶時(shí)KMnO4溶液滴到錐形瓶外D.滴定前滴定管尖嘴處有氣泡,滴定后氣泡消失答案:(1)燒杯、漏斗、玻璃棒(任選兩種作答)(2)50%(3)液體分層,上層為無色,下層為紫紅色還原性、氧化性(4)避免溶質(zhì)損失蓋好瓶塞,反復(fù)上下顛倒、搖勻(5)BD(6)A解析:(1)過濾操作需要的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒,可任選兩種作答。(2)實(shí)驗(yàn)中加入尿素的質(zhì)量為12.0g,物質(zhì)的量為0.2mol,過氧化氫的質(zhì)量為25mL×1.11g·cm-3×30%=8.325g,物質(zhì)的量約為0.245mol,過氧化氫過量,產(chǎn)率應(yīng)按照尿素的質(zhì)量計(jì)算,理論上可得到過氧化脲0.2mol,質(zhì)量為0.2mol×94g·mol-1=18.8g,實(shí)驗(yàn)中實(shí)際得到過氧化脲為9.4g,故過氧化脲的產(chǎn)率為9.4(3)在過氧化脲的性質(zhì)檢測(cè)中,檢測(cè)Ⅰ用稀硫酸酸化,加入高錳酸鉀溶液,紫紅色消失,說明過氧化脲被酸性高錳酸鉀溶液氧化,體現(xiàn)了過氧化脲的還原性;檢測(cè)Ⅱ用稀硫酸酸化,加入KI溶液和四氯化碳,過氧化脲會(huì)將KI氧化為I2單質(zhì),體現(xiàn)了過氧化脲的氧化性,生成的I2在四氯化碳中溶解度大,會(huì)溶于四氯化碳中,且四氯化碳密度大于水的,振蕩,靜置后出現(xiàn)的現(xiàn)象為液體分層,上層為無色,下層為紫紅色。(4)操作a為洗滌燒杯和玻璃棒,并將洗滌液轉(zhuǎn)移到容量瓶中,目的是避免溶質(zhì)損失;定容后應(yīng)蓋好瓶塞,反復(fù)上下顛倒、搖勻。(5)KMnO4溶液具有強(qiáng)氧化性,應(yīng)置于酸式滴定管中,A項(xiàng)正確;量筒的精確度不能達(dá)到0.01mL,量取25.00mL的溶液應(yīng)選用滴定管或移液管,B項(xiàng)錯(cuò)誤;滴定過程中,待測(cè)液有可能會(huì)濺到錐形瓶?jī)?nèi)壁,滴定接近終點(diǎn)時(shí),為了使結(jié)果更精確,可用洗瓶沖洗錐形瓶?jī)?nèi)壁,C項(xiàng)正確;錐形瓶?jī)?nèi)溶液變色后,且半分鐘內(nèi)溶液不再恢復(fù)原來的顏色,才能說明反應(yīng)達(dá)到滴定終點(diǎn),記錄滴定管液面刻度,D項(xiàng)錯(cuò)誤。(6)在配制過氧化脲溶液時(shí),容量瓶中液面超過刻度線,使溶液體積偏大,配制溶液的濃度偏低,則滴定過程中消耗的KMnO4溶液體積偏低,導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低,A項(xiàng)符合題意;滴定管水洗后未用KMnO4溶液潤(rùn)洗,導(dǎo)致KMnO4溶液濃度偏低,使滴定過程中消耗的KMnO4溶液體積偏高,導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高,B項(xiàng)不符合題意;搖動(dòng)錐形瓶時(shí)KMnO4溶液滴到錐形瓶外,使滴定過程中消耗的KMnO4溶液體積偏高,導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高,C項(xiàng)不符合題意;滴定前滴定管尖嘴處有氣泡,滴定后氣泡消失,使滴定過程中消耗的KMnO4溶液體積偏高,導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高,D項(xiàng)不符合題意。4.(14分)(2024·黑吉遼卷)某實(shí)驗(yàn)小組為實(shí)現(xiàn)乙酸乙酯的綠色制備及反應(yīng)過程可視化,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下:Ⅰ.向50mL燒瓶中分別加入5.7mL乙酸(100mmol)、8.8mL乙醇(150mmol)、1.4gNaHSO4固體及4~6滴1‰甲基紫的乙醇溶液。向小孔冷凝柱中裝入變色硅膠。Ⅱ.加熱回流50min后,反應(yīng)液由藍(lán)色變?yōu)樽仙?變色硅膠由藍(lán)色變?yōu)榉奂t色,停止加熱。Ⅲ.冷卻后,向燒瓶中緩慢加入飽和Na2CO3溶液至無CO2逸出,分離出有機(jī)相。Ⅳ.洗滌有機(jī)相后,加入無水MgSO4,過濾。Ⅴ.蒸餾濾液,收集73~78℃餾分,得無色液體6.60g,色譜檢測(cè)純度為98.0%?；卮鹣铝袉栴}:(1)NaHSO4在反應(yīng)中起作用,用其代替濃硫酸的優(yōu)點(diǎn)是

(答出一條即可)。

(2)甲基紫和變色硅膠的顏色變化均可指示反應(yīng)進(jìn)程。變色硅膠吸水,除指示反應(yīng)進(jìn)程外,還可

。

(3)使用小孔冷凝柱承載,而不向反應(yīng)液中直接加入變色硅膠的優(yōu)點(diǎn)是(填字母)。

A.無需分離B.增大該反應(yīng)平衡常數(shù)C.起到沸石作用,防止暴沸D.不影響甲基紫指示反應(yīng)進(jìn)程(4)下列儀器中,分離有機(jī)相和洗滌有機(jī)相時(shí)均需使用的是(填名稱)。

(5)該實(shí)驗(yàn)乙酸乙酯的產(chǎn)率為(精確至0.1%)。

(6)若改用C2H518OH作為反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng),質(zhì)譜檢測(cè)目標(biāo)產(chǎn)物分子離子峰的質(zhì)荷比數(shù)值應(yīng)為答案:(1)催化劑濃硫酸具有脫水性,使原料炭化,NaHSO4無脫水性,使產(chǎn)品產(chǎn)率更高(或其他合理答案:)(2)吸收生成的H2O,使平衡正向移動(dòng),提高乙酸乙酯的產(chǎn)率(3)AD(4)分液漏斗(5)73.5%(6)90解析:乙酸乙酯的制備原理為其中濃硫酸的作用為催化劑和吸水劑,既能催化反應(yīng),加快反應(yīng)速率,又能吸收反應(yīng)生成的水,使平衡正向移動(dòng),增大產(chǎn)率。本題所給實(shí)驗(yàn)中用NaHSO4代替濃硫酸起催化作用,用能吸水的變色硅膠吸水,使平衡正向移動(dòng),冷卻后用Na2CO3溶液將剩余的酸性物質(zhì)反應(yīng)掉,用無水MgSO4干燥產(chǎn)品,最后蒸餾收集73~78℃餾分獲得產(chǎn)品乙酸乙酯。(1)用NaHSO4代替濃硫酸起催化作用,因?yàn)闈饬蛩嵊忻撍?能夠?qū)⒎磻?yīng)原料炭化,而NaHSO4無脫水性,可提高產(chǎn)品產(chǎn)率。同時(shí)還有減少有毒氣體(SO2)的產(chǎn)生等其他優(yōu)點(diǎn)。(2)變色硅膠有吸水性,可吸收反應(yīng)生成的水,使酯化反應(yīng)平衡右移,提高產(chǎn)率。(3)不向溶液中直接加入變色硅膠的優(yōu)點(diǎn)是后續(xù)過程中不用再分離出去,且與甲基紫指示劑分開,不會(huì)影響其指示過程。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)。故選A、D。(4)分離有機(jī)相和洗滌有機(jī)相均需用分液漏斗進(jìn)行分液。容量瓶在配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液時(shí)使用,普通漏斗在過濾時(shí)使用,洗氣瓶在除氣體中的雜質(zhì)時(shí)使用。(5)產(chǎn)率=實(shí)際產(chǎn)量理論產(chǎn)量×100%。原料中乙酸和乙醇按1∶1反應(yīng),顯然乙酸比乙醇的量少,利用乙酸的物質(zhì)的量計(jì)算產(chǎn)率:6.60g(6)酯化反應(yīng)中,酸脫羥基醇脫氫,得到的產(chǎn)品應(yīng)為CH3CO18OCH2CH3,其分子離子峰的質(zhì)荷比數(shù)值為90。5.(13分)(2024·山東青島一模)三氯化硼可用于有機(jī)反應(yīng)催化劑、電子工業(yè)等。其熔點(diǎn)為-107℃,沸點(diǎn)為12.5℃,易水解。模擬工業(yè)以B2O3、木炭和氯氣為原料制備三氯化硼的裝置如圖所示(夾持裝置略)。實(shí)驗(yàn)步驟:(ⅰ)連接儀器,檢驗(yàn)裝置的氣密性,盛裝藥品;打開K1,通一段時(shí)間N2;(ⅱ)關(guān)閉K1,加入適量濃鹽酸,接通冷凝裝置,加熱管式爐;(ⅲ)待反應(yīng)結(jié)束,停止加熱,打開K1,再通一段時(shí)間N2?；卮鹣铝袉栴}:(1)儀器甲的名稱為,試劑X為,F處堿石灰的作用是

。(2)裝置D的產(chǎn)物中含有極性的二元化合物分子,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

;

判斷該反應(yīng)結(jié)束的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

。

(3)反應(yīng)結(jié)束后通入N2的目的是

;

圖示裝置存在的缺陷是。

(4)已知AgSCN是一種白色沉淀且Ksp(AgSCN)<Ksp(AgCl)。BCl3產(chǎn)率的測(cè)定方法如下(不考慮雜質(zhì)的反應(yīng)):①mgB2O3與足量木炭、氯氣反應(yīng),取產(chǎn)品的20%于水解瓶中完全水解,稀釋至100.00mL。②取10.00mL該溶液于錐形瓶中,加入V1mLc1mol·L-1AgNO3溶液,加入適量硝基苯,用力搖動(dòng),將沉淀表面完全覆蓋。③以NH4Fe(SO4)2溶液為指示劑,用c2mol·L-1KSCN標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量AgNO3溶液,消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液V2mL。判斷滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是

;

實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品的產(chǎn)率是,若未加硝基苯,則測(cè)定結(jié)果將(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

答案:(1)三頸燒瓶飽和食鹽水處理尾氣中的氯氣,防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入E中(2)B2O3+3Cl2+3C2BCl3+3CO冷凝管中不再有液體流下(3)將裝置內(nèi)的殘留氣體全部排出缺少CO處理裝置(4)滴入最后半滴標(biāo)準(zhǔn)液,溶液由無色變?yōu)榧t色,且半分鐘內(nèi)不褪色175(解析:(1)甲指向的是三頸燒瓶,用高錳酸鉀和濃鹽酸制備的氯氣中有HCl和水蒸氣雜質(zhì),需要先通過飽和食鹽水除去HCl氣體,則X為飽和食鹽水;氯氣有毒,F處的堿石灰能處理尾氣中的氯氣,且三氯化硼易水解,堿石灰能防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入E中。(2)D中產(chǎn)物除了三氯化硼外還有二元極性化合物為CO,則反應(yīng)的化學(xué)方程式為B2O3+3Cl2+3C2BCl3+3CO,目標(biāo)產(chǎn)物經(jīng)冷凝后呈液態(tài),則反應(yīng)結(jié)束的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是冷凝管中不再有液體流下。(3)氯氣和CO有毒,反應(yīng)結(jié)束后通入N2將裝置內(nèi)的殘留氣體全部排出;因?yàn)镈中生成物有CO,而CO有毒,該裝置的缺陷為缺少CO處理裝置。(4)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)過量的SCN-與指示劑電離出的Fe3+生成紅色物質(zhì),則終點(diǎn)現(xiàn)象為:滴入最后半滴標(biāo)準(zhǔn)液,溶液由無色變?yōu)榧t色,且半分鐘內(nèi)不褪色;根據(jù)B守恒有B2O3~2BCl3 70g 235g mg xgx=235m70,滴定溶液中過量的硝酸銀物質(zhì)的量為10-3c2V2mol,則10.00mL溶液中氯離子的物質(zhì)的量為10-3(c1V1-c2V2)mol,則產(chǎn)品的產(chǎn)率為10-3(c1V1-c2V2)mol3×6.(13分)(2024·福建泉州一模)某研究小組利用下圖所示裝置模擬高爐煤氣(主要成分為CO、N2、H2、H2S和少量COS)和金屬冶煉廠尾氣(含SO2)聯(lián)合制備Na2S2O3·5H2O?；卮鹣铝袉栴}:Ⅰ.模擬Na2S2O3的制備步驟一:打開K3,關(guān)閉K1、K2,通入高爐煤氣。發(fā)生的反應(yīng)有:丁中COS+H2CO+H2S;乙中H2S+Na2CO3NaHCO3+NaHS。(1)丙裝置的主要作用為。

(2)當(dāng)潤(rùn)濕的(CH3COO)2Pb試紙(填現(xiàn)象),關(guān)閉K3,停止通入高爐煤氣。

(3)導(dǎo)管b接盛有醋酸亞銅氨溶液的洗氣瓶用于吸收CO氣體,反應(yīng)的方程式為CH3COOCu(NH3)2(aq)+CO(g)CH3COOCu(NH3)2·CO(aq)ΔH<0。①過量H2S會(huì)導(dǎo)致吸收CO的能力下降的原因是

。

②將吸收液通過(寫