【化学—选修5:有机化学基础】(15分)有机化合物X、Y、A、B、C、D、E、F、G之间的转化关系如下图。
已知以下信息:
①RCHO
②RCOOH
RCOORˊ(R、Rˊ代表烃基)
③X在催化剂作用下可与H2反应生成化合物Y。
④化合物F的核磁共振氢谱图中只有一个吸收峰。
回答下列问题:
(1)X的含氧官能团的名称是 ,X与HCN反应生成A的反应类型是 。
(2)酯类化合物B的分子式是C15H14O3,其结构简式是 。
(3)X发生银镜反应的化学方程式是 。
(4)G在NaOH溶液中发生水解反应的化学方程式是 。
(5)的同分异构体中:①能发生水解反应;②能发生银镜反应;③能与氯化铁溶液发生显色反应;④含氧官能团处在对位。满足上述条件的同分异构体共有 种(不考虑立体异构),写出核磁共振氢谱图中有五个吸收峰的同分异构体的结构简式 。
(6)写出以C2H5OH为原料合成乳酸()的路线(其它试剂任选)。
(合成路线常用的表示方式为:AB····
目标产物)
【化学—选修3:物质结构与性质】(15分)在研究金矿床物质组分的过程中,通过分析发现了Cu-Ni-Zn-Sn-Fe多金属互化物。
(1)某种金属互化物具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,该金属互化物属于 (填“晶体”或“非晶体”),可通过 方法鉴别。
(2)基态Ni2+的核外电子排布式 ;配合物Ni(CO)4常温下为液态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂。固态Ni(CO)4属于 晶体;Ni2+和Fe2+的半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiO FeO(填“<”或“>”)。
(3)铜能与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为 ;类卤素(SCN)2对应的酸有两种,理论上硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H—N=C=S)的沸点,其原因是 ;写出一种与SCN—互为等电子体的分子 (用化学式表示)。
(4)氨基乙酸铜的分子结构如图,碳原子的杂化方式为 。
(5)立方NiO(氧化镍)晶体的结构如图-1所示,其晶胞边长为apm,列式表示NiO晶体的密度为 g/cm3(不必计算出结果,阿伏加德罗常数的值为NA)。人工制备的NiO晶体中常存在缺陷(如图-2):一个Ni2+空缺,另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代,其结果晶体仍呈电中性,但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。已知某氧化镍样品组成Ni0.96O,该晶体中Ni3+与Ni2+的离子个数之比为 。
(14分)SO2、NO2、可吸人颗粒物是雾霾的主要组成。
(1)SO2可用氢氧化钠来吸收。现有0.4 molSO2,若用200 mL,3mol·L—1NaOH溶液将其完全吸收,生成物为 (填化学式)。经测定所得溶液呈酸性,则溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。
(2)CO可制做燃料电池,以KOH溶液作电解质,向两极分别充入CO和空气,工作过程中,负极反应方程式为: 。
(3)氮氧化物和碳氧化物在催化剂作用下可发生反应:2CO+2NON2+2CO2,在体积为0.5L的密闭容积中,加入0.40mol的CO和0.40 mol的NO,反应中N2的物质的量浓度的变化情况如图所示,从反应开始到平衡时,CO的平均反应速率υ(CO)= 。
(4)用CO2合成二甲醚的化学反应是:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H>0。
合成二甲醚时,当氢气与二氧化碳的物质的量之比为4︰1,CO2的转化率随时间的变化关系如图所示。
①A点的逆反应速率υ逆(CO2) B点的正反应速率为υ正(CO2)(填“>”、“<”或“=")。
②氢气的平衡转化率为 。
(5)液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料,它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧实验中相关的反应有:
4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H1 ①
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(1) △H2 ②
4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(1) △H3 ③
请写出上述三个反应中△H1、△H2、△H3三者之间关系的表达式,△H1= 。
(15分)铬是用途广泛的金属元素,但在生产过程中易产生有害的含铬工业废水。
(1)还原沉淀法是处理含Cr2O72— 和CrO42—工业废水的一种常用方法,其工艺流程为:
其中第I步存在平衡:2CrO42—(黄色)+2H+Cr2O72— (橙色)+H2O
①若平衡体系的pH=2,该溶液显 色。
②根据2CrO42—+2H+Cr2O72— +H2O,设计下图装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7。Na2Cr2O7中铬元素的化合价为 ,图中右侧电极连接电源的 极,其电极反应式为 。
③第Ⅱ步反应的离子方程式: ,向Ⅱ反应后的溶液加一定量NaOH,若溶液中c(Fe3+)=2.0×10—12mol·L—1,则溶液中c(Cr3+)= mol·L—1。(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10—38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0x10—31)。
(2)CrO3具有强氧化性,遇到有机物(如酒精)时,猛烈反应以至着火。若该过程中乙醇被氧化成乙酸,CrO3被还原成绿色的Cr2(SO4)3。完成该反应的化学方程式:
(3)CrO3的热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如图所示。B点时剩余固体的成分是 (填化学式)。
(14分)实验室以苯、乙醛为原料,三氯化铝为催化剂来制备1,1—二苯乙烷,其反应原理为:
制备过程中其他产物会与AlCl3发生副反应。主要实验装置和步骤如下:
I.合成:
在250 mL三口烧瓶中加入140mL苯(密度0.88g/mL)、19gA1C13和5.5g乙醛,在20℃时充分反应。
Ⅱ.分离与提纯:
将反应混合物倒入装有150 mL,冰水和少量盐酸的烧杯中,充分搅拌,用分液漏斗分离出有机层,依次用水、2%碳酸钠溶液、水洗涤,在分离出的粗产品中加入少量无水硫酸镁固体,过滤后先常压蒸馏除去过量苯再改用减压蒸馏收集170~172℃/6.67kPa的馏分,得12.5g 1,l—二苯乙烷。
(1)仪器a的名称: ;其他产物与A1C13发生副反应的化学方程式为: ;装置C的作用: 。
(2)连接装置b的作用是 。
(3)在洗涤操作中,第二次水洗的主要目的是 。实验中加入少量无水硫酸镁的目的是 。
(4)粗产品常压蒸馏提纯时,下列装置中温度计位置正确的是 ,可能会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置是 。
(5)本实验所得到的1,1—二苯乙烷产率约为 (填正确答案的序号)。
A.41% B.48% C.55% D.65%
25℃时在10 mL 0.1mol·L—1Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L—1HCl溶液20 mL,溶液中部分含碳微粒的物质的量随溶液pH的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.HCl溶液滴加一半时,溶液pH>7
B.当溶液的pH=8时,溶液中NaHCO3的物质的量浓度为0.1mol·L—1
C.0.1 mol·L—1Na2CO3溶液中c(Na+)+c(H+)=c(OH—)+2c(CO32—)+c(HCO3—)
D.在M点:c(Na+)>c(CO32—)=c(HCO3—)>c(OH—)>c(H+)