(16分)结构的研究是有机化学最重要的研究领域。某有机物X(C12H13O6Br)分子中含有多种官能团,其结构简式下图 (其中I、II为未知部分的结构)。为推测X的分子结构,进行如下图所示的转化。
已知向D的水溶液中滴入FeCl3溶液显紫色,D分子中只有两种化学环境不同的氢原子,M、N互为同分异构体,M中含有一个六原子环,N能使溴的四氯化碳溶液褪色,G能与NaHCO3溶液反应。
请回答:
(1)G分子所含官能团的名称是_________。
(2)D不可以发生的反应有(选填序号)___________。/
①加成反应;②消去反应;③氧化反应;④取代反应
(3)写出上图转化中反应①和②的化学方程式:
① B + F →M______;②G→N________。
(4)已知向X中加入FeCl3溶液,无明显现象,则X的结构简式是______;该结构的1 mol X与足量的NaOH溶液作用,最多可消耗NaOH ______ mol。
(5)有一种化工产品的中间体W与G互为同分异构体,W的分子中只含有羧基、羟基和醛基三种官能团,且同一个碳原子上不能同时连有两个羟基,则W的分子结构有_____种,写出任意一种的结构简式___________。
现有周期表中前四周期的五种元素A、B、C、D、E,其中A、B、C为金属且位于同一周期,原子序数C>B>A;A、C核外均没有未成对电子;B被誉为“21世纪的金属”,B原子核外有二个未成对电子和三个空轨道;D原子最外层电子数是其周期序数的三倍;E能与D形成化合物ED2,可用于自来水的消毒。
(1)B元素基态原子的电子排布式为_______,E元素在周期表中的位置为_______。
(2)化合物E2D分子的立体构型为________,中心原子采用_______杂化。
(3)B与E能形成一种化合物BE4,其熔点:-25℃,沸点:136.4℃。则该化合物属于____晶体,晶体内含有的作用力类型有_______。
(4)A、B、D三种元素形成的某晶体的晶胞结构如图,则晶体的化学式为______。若最近的B 与D的原子距离为acm,该物质的摩尔质量为Mg/mol,阿伏加德罗常数的数值为NA,则该晶体的密度为_______g/cm3。
新型净水剂高铁酸钾(K2FeO4)为暗紫色固体,可溶于水,在中性或酸性溶液中逐渐分解,在碱性溶液中稳定,工业上制备K2FeO4的常用方法有两种。方法I:次氯酸盐氧化法。工艺流程如图所示。
(1)完成“氧化”过程中反应的化学方程式:_______,其中氧化剂是______ (填化学式)。
(2)“转化”过程中发生反应的化学方程式为Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH,该反应能进行的原因是____________。
(3)“氧化”过程中用到的NaClO的水溶液呈______ 性(填“酸”或“城”)。 0.1mol/L的NaClO水溶液中,离子浓度大小关系为_____________。
方法II:电解法。以铁为阳极电解氢氧化钠溶液,然后在阳极液中加入KOH生成K2FeO4。
(4)电解时阳极发生反应生成FeO42-,该电极反应方程式为_________。
(5)K2FeO4也可以组成碱性电池,该电池总反应的离子方程式为:2FeO42-+8H2O+3Zn=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-,产生OH-的电极为_______极。
(6)K2FeO4作为新型净水剂的原因是____________。
氰化物广泛应用于冶金、化工、医药等行业,因其对人畜及环境的巨大危害,需对含氰化物的废液进行深度处理。如处理含有NaCN的废液时,可在催化剂TiO2作用下,先用NaC1O将NaCN 氧化成NaCNO,再在酸性条件下继续被NaClO氧化,生成N2和CO2。环保工作人员在密闭系统中用如图装置进行实验,以证明处理方法的有效性。将含一定量NaCN的污水浓缩后与过量NaClO溶液混合倒入甲中,塞上橡皮塞,一段时间后,打开橡皮塞和活塞,使溶液全部放入乙中,关闭活塞。
(1)NaCN的电子式为________。
(2)甲中反应的化学方程式为_________,乙中反应的离子方程式为___________。
(3)乙中生成的气体除N2和CO2外,还有HCl及副产物Cl2等,丙中加入饱和食盐水,则丁装置的作用为________。
(4)设计一个确定CN-被处理的百分率的实验方案_______,装有碱石灰的干燥管的作用是__________。
(5)氢氰酸(HCN)是现代最早广泛使用的熏蒸之一,可以用于防治各种仓储害虫。在含有NaCN的废液中通入CO2可以制备氢氰酸。己知:
化学式 | 电离常数(25℃) |
HCN | K=4.9×10-10 |
CH3COOH | K=1.8×10-5 |
H2CO3 | K1=4.3×10-7 ,K2=5.6×10-11 |
写出含NaCN的废液通入少量CO2发生反应的化学方程式____________。
雾霾天气多次肆虐京、津、冀等地区,其中汽车尾气和燃煤是造成空气污染的原因之一。
汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) △H<0。
① 若该反应在恒温恒容的密闭体系中迸行,下列表述能表明反应己经达到化学平衡状态的是_____(填代号)。
a.混合代体的密度不随时间的变化而变化
b. 混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
c.相同时间内生成相同物质的量的NO和CO
d. 容器内气体的压强不随时间的变化而变化
e. c(N2)不再变化的状态
f.v(CO)=v(CO2)的状态
②对于在恒温恒容密闭体系中己达平衡的上述可逆反应,某时刻充入CO,则NO的转化率_____(填增大、减小或者不变)
③200℃ (平衡常数K=10)时,向10L的密闭容器中充入2molCO2和1.5molN2, 经过1Omin测得该容器内有lmolCO2剩余,10min内用N2表示的平均反应速率为_____,10min时,氮气的体积分数为_____。10min时反应是否达到平衡状态_____(填写“是”或“否“),其理由是__________。
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题,煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物。用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知:
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g) △H=-867kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g) △H=-56.9kJ/mol
H2O(g)= H2O(l) △H=-44.0kJ/mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成H2O(l)的热化学方程式:_________。
(3)甲烷燃料电池可以提升能量利用率。利用该电池电解200mL1mol/L食盐水,一段时间后,收集到标准状况下的氢气2 .24L(设电解后溶液体积不变)。计算电解后溶液的pH=__________(忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)。
现以CO、O2、熔熔盐Z(Na2CO3)组成的燃料电池,采用电解法制备N2O5,装置如图所示,其中Y为CO2,下列说法错误的是
A. 石墨I是原电池的负极,发生氧化反应 B. 甲池中的CO32-向石墨I极移动
C. 乙池中左端Pt极电极反应式:N2O4-2e-+2HNO3=2N2O5+2H+ D. 若甲池消耗标准状况下的氧气2.24L,则乙池中产生氢气0.05mol