【化学、选修5--有机化学基础】(15分)丙烯可用于合成很多有机物。下图是合成一种高性能的树脂单体的路线图,部分反应流程中的反应条件和少量副产物省略,请回答下列问题:
已知:①酯交换反应原理:RCOOR1+R2OH→RCOOR2+R1OH(R、R1、R2代表烃基)
②苯环与烯烃的加成反应原理如下:
(1)H中含氧官能团的名称是 ,反应②的反应类型为 。
(2)E为A的同分异构体,其两个相同的支链上核磁共振氢谱共有2个信号峰。写出E的结构简式 。
(3)应用酯交换反应原理,写出反应④的化学方程式 。
(4)D的同分异构体F苯环上只有两个相同的取代基,且能与NaOH溶液反应,F的结构共有 种(不包括D)。
(5)H有一种同分异构体名称为对苯二甲酸,它与乙二醇发生缩聚反应可生成一种用途广泛的高分子材料(涤纶),其方程式为 。
(6)以反应为起点,用丙烯为原料,其他无机试剂任选,写出制备甘油的最合理流程图,注明试剂和反应条件。注:合成路线的书写格式参照如下实例流程图:
【化学、选修3--物质结构和性质】(15分)
I.如图为20个碳原子组成的空心笼状分子C20,该笼状结构是由许多正五边形构成如图。
①C20分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;
②多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:顶点数+面数-棱边数=2,
请回答:
C20分子共有________个正五边形,共有________条棱边。
II.A、B、C是短周期非金属元素,核电荷数依次增大。A原子外围电子排布为ns2np2,C是地壳中含量最多的元素。D元素的核电荷数为29。
请用对应的元素符号或化学式填空:
(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为________。
(2)分子(AB)2中键与键之间的夹角为180°,并有对称性,每个原子最外层电子数均满足八电子,其结构式为_______,1 mol该分子中含有π键的数目为______。该分子中碳原子的杂化轨道类型是_______,该分子属于________分子(填“极性”或“非极性”)。
(3)基态D原子的电子排布式为________________。
【化学、选修2--化学与技术】(15分)TiO2用途非常广泛,工业上用钛铁精矿(FeTiO3)提炼TiO2的工艺流程如下:
(1)写出硫酸酸浸溶解钛铁精矿的离子方程式 ,酸浸时为了提高浸出率,可以采取的措施有 (任写二种)。
(2)钛铁精矿酸浸后冷却、结晶得到的副产物A为 ,结晶析出A时,为保持较高的酸度不能加水,其原因可能为 。
(3)滤液水解时往往需加大量水稀释同时加热,其目的是 。
(4)上述工艺流程中体现绿色化学理念的是 。
(5)工业上将TiO2和炭粉混合加热氯化生成的TiCl4,然后在高温下用金属镁还原TiCl4得到金属钛,写出TiO2制备Ti的化学方程式: , 。
(14分)锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法,该制备过程示意图如下:
(1)1mol焦炭在过程Ⅰ中失去 mol电子。
(2)过程Ⅱ中Cl2用电解饱和食盐水制备,制备Cl2的离子方程式为 。
(3)步骤(2)中的电解过程中,若用甲醇燃料电池作电源,用KOH作电解质,负极反应为 。
(4)整过生产过程必须严格控制无水,回答下列问题:
①SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸,化学反应方程式为 。
②干燥Cl2时从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑,需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃,然后再通入浓H2SO4中。冷却的作用是 。
(5)Zn还原SiCl4的可逆反应如下:
SiCl4(g)+2Zn(s)Si(S)+2ZnCl2(g) △H<0下列说法正确的是( )
A.还原过程需在无氧的气氛中进行
B.投入1molZn可生成14g还原产物
C.增加SiCl4(g)的量,该反应平衡常数不变
D.若SiCl4(g)过量可增大△H的值
(6)有一种由硅制作的材料中常加入Ag2SO4 ,已知某温度下Ag2SO4(M=312g/mol)的溶解度为0.624g/100g H2O,该温度下Ag2SO4 的Ksp= (两位有效数字)。
(14分)氧和硫的化合物在化工生产上应用非常广泛。试回答下列问题:
(1)O3可通过电解稀硫酸(原理如下图所示,该条件下3O2=2O3可以发生)制得。图中阳极为 (填A或B)。若C处通入O2,则A极的电极反应式为: ,若C处不通入O2 ,D、E处分别收集到1mol和0.4mol气体, 则E处收集的气体中O3所占的体积分数为 (忽略 O3 的分解)。
(2)臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。己知:
6Ag(s)+O3(g)===3Ag2O(s);△H = -235 kJ/mol;
2 Ag2O(s)===4Ag(s)+O2(g);△H = +60kJ/mol;
则反应 2O3(g)= 3O2(g)的△H = 。
(3)SO2Cl2常用于制造医药品、染料、表面活性剂等。已知:SO2Cl2(g)SO2(g)+Cl2(g)△H=+98 kJ·mol-1。某温度时向体积为2 L的恒容密闭容器中充入0.20mol SO2Cl2,达到平衡时,容器中含0.1mol SO2,该温度时反应的平衡常数为____(请带单位)。将上述所得混合气体溶于足量BaCl2溶液中,最终生成沉淀的质量为_______。
(4)对(3)中的反应,在400℃,1.01×105Pa条件下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的SO2Cl2,n(SO2)和n(SO2Cl2)随时间的变化曲线如图所示。
①0~20min反应的平均速率υ(SO2Cl2)=___________。
②下列叙述正确的是
A.A点υ正(SO2Cl2)>υ逆(SO2Cl2)
B.密度和平均摩尔质量不变均说明处于平衡状态
C.其它条件不变,若增大压强 ,n(SO2)比图中D点的值大
D.其它条件不变,500℃时反应达平衡,n(SO2)比图中D点的值大
(15分)二茂铁是一种金属有机化合物,又名双环戊二烯基铁,是由2个环戊二烯负离子和一个二价铁离子键合而成的有机物,它是火箭固体燃烧过程的加速剂、柴油的消烟节能添加剂、汽油抗爆助燃剂;各类重质燃料、煤、原油、聚合物等的消烟促燃剂。由二茂铁合成乙酰基二茂铁的原理如下:
其实验步骤如下:
步骤1:如图Ⅰ所示,取1 g二茂铁与3 mL乙酸酐于装置中,开通搅拌器,慢慢滴加85%磷酸1 mL,加热回流5 min。
步骤2:待反应液冷却后,倒入烧杯中加入10 g碎冰,搅拌至冰全部融化,缓慢滴加NaHCO3溶液中和至中性,置于冰水浴中15 min。抽滤,烘干,得到乙酰基二茂铁粗产品。
步骤3:将乙酰基二茂铁粗产品溶解在苯中,从图Ⅱ装置的分液漏斗中滴下,再用乙醚淋洗。
步骤4:将其中一段时间的淋洗液收集,并进行操作X,得到纯净的乙酰基二茂铁并回收乙醚。
(1)图I中仪器B的名称为 ,其中磷酸的作用为 该实验制备的乙酰基二茂铁分子式为 。
(2)步骤2中需缓慢滴加NaHCO3溶液,并且要充分搅拌,原因是 。
(3)步骤2中不需要测定溶液的pH就可以判断溶液接近中性,其现象是 。
(4)步骤4中操作X的名称是 ,该操作中不能使用明火的原因是 。
(5)为确定产品乙酰基二茂铁中是否含有杂质二乙酰基二茂铁(),可以使用的仪器分析方法是 (写一种即可)。