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【化学一选修5:有机化学基础】聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,俗称有机玻璃),是无毒...

【化学一选修5:有机化学基础】聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,俗称有机玻璃),是无毒环保的材料,可用于生产餐具,卫生洁具等,具有良好的化学稳定性。某学习小组设计PMMA的合成路线如下:

已知醛或酮可发生如下转化:

回答下列问题:

(1)A—B的反应类_____;B的核磁共振氢谱中峰面积比为______;C的结构简式为____

(2)D的溶液遇FeCl3,溶液显紫色,D的官能团名称为_____;D与浓溴水反应析出白色沉淀,该反应的化学方程式为______

(3)F→G的化学方程式为________

(4)某PMMA商品的平均相对分子质量为1200000,则其平均聚合度为______

(5)B的同分异构体中,属于芳香烃的有____种(不考虑立体异构)。

(6)参照上述合成路线,以β-苯乙醇(—CH2CH2OH)为原料(无机试剂任选),设计制备肉桂酸(—CH—CHCOOH)的合成路线_______

 

加成反应 6:2:2:1:1 CH3COCH3 羟基 CH2=C(CH3)COOH+CH3OH CH2=C(CH3)COOCH3+H2O 12000 7 【解析】和CH3CH=CH2发生加成反应生成,再催化氧化生成丙酮()和苯酚(D),丙酮与HCN发生加成反应生成的E为,再与浓硫酸加热生成的F为CH2=C(CH3)COOH,F再与CH3OH发生酯化反应,得到G为CH2=C(CH3)COOCH3,C,最后发生加聚反应得到PMMA; (1)和CH3CH=CH2发生加成反应生成;分子结构中有五种不同的氢原子,核磁共振氢谱中峰面积比为6∶2∶2∶1∶1;丙酮的结构简式为; (2)D的溶液遇FeCl3,溶液显紫色,结合分子式C6H6O,可知D为苯酚,含有官能团名称为酚羟基;苯酚与浓溴水反应析出三溴苯酚白色沉淀,该反应的化学方程式为; (3)CH2=C(CH3)COOH与CH3OH发生酯化反应的化学方程式为CH2=C(CH3)COOH+CH3OHCH2=C(CH3)COOCH3+H2O; (4)PMMA链节的式量为100,PMMA平均相对分子质量为1200000,则其平均聚合度为1200000÷100=12000; (5)的同分异构体中含有苯环,则可能还含有三个甲基(3种)或一个甲基和一个乙基(3种)或一个CH2CH2CH3(1种),属于芳香烃的有7种(不考虑立体异构); (6)以β-苯乙醇(—CH2CH2OH)为通过下列转化过程可得到肉桂酸(—CH—CHCOOH),其流程为。 点睛:本题题干给出了较多的信息,学生需要将题目给信息与已有知识进行重组并综合运用是解答本题的关键,需要学生具备准确、快速获取新信息的能力和接受、吸收、整合化学信息的能力,采用正推和逆推相结合的方法,逐步分析有机合成路线,可推出各有机物的结构简式,然后分析官能团推断各步反应及反应类型。本题需要学生根据聚甲基丙烯酸甲酯结构特点分析合成的原料,再结合正推与逆推相结合进行推断,充分利用反应过程C原子数目,对学生的逻辑推理有较高的要求。难点是同分异构体判断,注意题给条件,结合官能团的性质分析解答。  
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【化学一选修3:物质结构与性质】X、Y、Z、W四种元素的部分信息如下表所示。

元素

X

Y

Z

W

相关

信息

短周期元素,最高化合价为 +7价

基态原子中,电子占据的最高能层符号为L,最高 能级上只有两个自旋方向相同的电子

核外电子共有15种运动状态

能与X形成两种常见化合物WX2、WX3,酚遇WX3溶液能发生显色反应

 

 

回答下列问题:

(1) W的基态原子电子排布式为____, X、Y、Z三种元素电负性由大到小的顺序为___(用具体的元素符号填写)。

(2)化合物YX4、ZX3、ZX5 (气态或液态时)中,中心原子的轨道类型不是sp3杂化的是________(填化学式,下同),分子构型是正四面体的是______,    属于极性分子的是____

(3)已知WX3的熔点:306℃,沸点:319℃,则WX3的晶体类型为____,Y与氢元素能形成YnH2n+2 (n为正整数)的一系列物质,这一系列物质沸点的变化规律以及影响的因素是______________

(4)Z可形成多种含氧酸,如H3ZO4、HZO3、H3ZO3等,其中酸性最强的是______(填化学式)。

(5)W元素的单质晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞分别如下图所示。在面心立方晶胞中W原子的配位数为___;若W的原子半径为r cm,阿伏加德罗常数为NA,则其体心立方晶体的密度可表示为_____g•cm-3。

 

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发展以煤制乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烃,部分替代石油化工产品的道路是我国保障能源安全战略的重要措施。间接法是先由煤制合成气(组成为H2CO和少最的CO2)制备甲醇或二甲醚(CH3OCH3),其主要过程包括以下四个反应:

甲醇合成反应:

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)   H1=-90.1 kJ•mol-1

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) H2=-49.0kJ•mol-1

水煤气变换反应:

CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+ H2(g)     H3=-41.1kJ•mol-1

二甲醚合成反应:

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H4=-24.5kJ•mol-1

回答下列问题:

(1)分析上述反应(均可逆),发生反应④对于CO转化率的影响是_______(填增大减小无影响,其理由是__________

(2)在二个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生上述二甲醚合成反应④。实验数据见下表:

容器编号

温度(℃)

起始物质的量(mol)

平衡物质的量(mol)

CH3OH(g)

CH3OCH3(g)

H2O(g)

CH3OCH3(g)

H2O(g)

a

387

0.20

0

0

0.080

0.080

b

387

0.40

0

0

 

 

c

207

0.20

0

0

0.090

0.090

 

387℃时,反应的化学平衡常数K=__________

达到平衡时,容器bCH3OH的转化率为________

达到平衡时,容器cCH3OCH3的体积分数为________

(3)H2CO可直接制备二甲醚:2CO2(g)4H2(g)=CH3OCH(g)H2O(g)    ΔH__________;为提高反应物的转化率,根据化学反应原理,理论上应采取的措施是________(填序号)

A.高温高压    B.低温低压   C.高温低压   D.低温高压

(4)有研究者用Cu-Zn-AlAl2O3作催化剂,压强为5.0 MPa的条件下,由合成气[=2]直接制备二甲醚,结果如下图所示.已知:选择性=×100%。则有图可知二甲醚的选择性达最大值时对应的温度是____________

(5)2016年,我国的两个科研团队在合成气直接制备低碳烯烃(nCO+2nH2CnH2n+nH2O)的研究中连续取得重大突破,论文分别发表在《德国应用化学》(2016.03.16)、《Nature》(2016.10.06)杂志上。=2时,前者在400℃1MPa的条件下,CO转化率为11%,低碳烯烃选择性达74%;后者在250℃0.10.5MPa的条件下,CO转化率为31.8%,低碳烯烃选择性为60.8%,则其中低碳烯烃的产率较大者的值为_________

 

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某工厂拟综合处理含NH4-废水和工业废气(主要含N2、CO2、.SO2、NO、CO,不考虑其它成分),设计了如下流程:

已知:NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O

回答下列问题:

(1)固体1的主要成分Ca(OH)2、CaCO3______

(2)气体X与气体1反应时起到的作用是______(填“氧化剂”、“还原剂”或“即不是氧化剂也不是还原剂”),捕获剂所捕获的气体主要是______ (填化学式)。

(3) NaOH溶液吸收等物质的量的NO、NO2气体过程中,当生成1molNaNO2时转移电子数为_______NA

(4)用NaNO2溶液处理含NH4-废水时,发生反应的离子方程式为__________;含NH4-废水也可用沉淀法处理:Mg2++NH4- +PO43-=== MgNH4PO4↓, 已知25℃时,Ksp(MgNH4PO4)=2.5×10-13 。向废水中按比例投入镁盐和磷酸盐,欲使沉淀后废水中残留的铵态氮达到一级排放标准(≤1.0mg·L-1,即≤7.14×10-5 mol·L-1),且c(PO43-)=1.0×10-5 mol·L-1,则应使沉淀后的废水中c( Mg2+) ≥________

(5)电化学氧化法是处理氨氮废水的一种新工艺。间接电氧化的原理是:向废水中加入一定量的氯离子,使其电解时在阳极放电生成氯单质,利用氯单质与水反应生成的次氯酸将NH4+氧化 为氮气。最后一步反应的离子方程式为__________________________

(6) 已知25℃时,HNO2的电离常数Ks =5.1×10-4。实验室常用NaOH溶液吸收NO2尾气,反应为2NO2+ 2NaOH==NaNO3+ NaNO2+H2O。若用1L 0.4 mol·L-1Na(OH)溶液充分吸收0.4mol NO2气体,则所得溶液显___(填“酸性”、“碱性”或“中性”),原因是___________(用离子方程式表示);忽略溶液体积变化,近似计算所得溶液的pH≈____

 

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某学习小组利用反应:5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O H2C2O4来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时,先分别量取KMnO4酸性溶液、H2C2O4溶液,然后倒入大试管中迅速振荡混合均匀,开始计时,通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。

(1)该反应是溶液之间发生的不可逆反应,改变压强对其反应速率的影响是______(填序号)。

A.可能明显加快  B.可能明显减慢  C.几乎无影响,可以忽略

(2)甲同学设计了如下实验

实验编号

 

H2C2O4溶液

KMnO4溶液

温度/

 

浓度(mol/L

体积(mL

浓度(mol/L

体积(mL

a

0.10

2.0

0.010

4.0

25

B

0.20

2.0

0.010

4.0

25

c

0.20

2.0

0.010

4.0

50

 

①探究温度对化学反应速率影响的组合实验编号是__________,可探究温度对化学反应速率影响的实验编号是__________

②实验a测得混合后溶液褪色的时间为40%,忽略混合前后 体积的微小变化,则这段时间内的平均反应速率v(KMnO4)=______

3)在其它条件相同的情况下,乙同学用不同浓度的KMnO4酸性溶液实验,测得实验数据如下表所示:

实验编号

 

温度℃

H2C2O4溶液

KMnO4酸性溶液

褪色的时间(min)

浓度(mol/L)

体积(mL)

浓度(mol/L)

体积(mL)

 

1

25

0.10

4

0.2

8

t1

2

25

0.010

4

0.2

8

t2(t2<t3)

 

依据表中数据,_____(不能”)得出溶液褪色所需时间越短,反应速率越快的结论,理由是__________________

(4)在实验中,草酸(H2C2O4)溶液与KMnO4酸性溶液反应时,褪色总是先慢后快。

①同学们据此提出以下假设:

假设1:该反应为放热反应

假设2:反应生成的Mn2+对该反应有催化作用

假设3:反应生成的K+SO42-该反应有催化作用

丙同学认为假设3不合理,其理由是__________

②丁同学用如下实验证明假设2成立:在AB两支试管中分别加入4mL0.2mol·L-1草酸溶液,再在A试管中加入lmL0.1mol·L-1MnSO4溶液、B试管中加入1mL蒸馏水,然后在两支试管中同时分别加入1mLO.1mol·L-1KMnO4酸性溶液,A试管溶液褪色的时间明显早于B试管。在B试管中加入1mL蒸馏水的目的是:__

③同学们认为不宜用MnCl2溶液代替MnSO4溶液对该反应进行催化探究,其原因是(用离子方程式表示)_______________

 

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某化工厂为了综合利用生产过程中生成的CaSO4,与相邻的合成氨厂联合设计了以下制备(NH42SO4的工艺流程:

下列有关说法错误的是

A. 将滤液蒸干,即可提取产品(NH42SO4

B. 通入足量氨气使悬浊液呈碱性有利于CO2的吸收

C. 副产品是生石灰,XCO2,其中CO2可循环利用

D. 沉淀池中发生的主要反应为CaSO4+CO2+2NH3+H2OCaCO3↓+NH42SO4

 

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