Q是合成防晒霜的主要成分,某同学以石油化工的基本产品为主要原料,设计合成Q的流程如下(部分反应条件和试剂未注明):
已知:
I.钯催化的交叉偶联反应原理(R、R1为烃基或其他基团,X为卤素原子):
R—X+R1—CH=CH2R1—CH=CH—R+H—X
II.C8H17OH分子中只有一个支链,且为乙基,其连续氧化的产物能与碳酸氢钠反应生成CO2,其消去产物的分子只有一个碳原子上没有氢原子。
III.F不能与氢氧化钠溶液反应,G的核磁共振氢谱中有3个峰且为对位取代物。
请回答下列问题:
(1)反应⑤的反应类型为_______________,G的结构简式为_________________。
(2)C中官能团的名称是____________________;C8H17OH的名称(用系统命名法命名)为__________________。
(3)X是F的同分异构体,X遇氯化铁溶液发生显色反应且环上的一溴取代物有两种,写出X的结构简式:________________________。
(4)写出反应⑥的化学方程式:______________________________________________。
(5)下列有关B、C的说法正确的是________(填序号)。
a.二者都能使溴的四氯化碳溶液或酸性高锰酸钾溶液褪色
b.二者都能与碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳
c.1 mol B或C都能最多消耗44.8 L(标准状况)氢气
d.二者都能与新制氢氧化铜悬浊液反应
(6)分离提纯中间产物D的操作:先用饱和碳酸钠溶液除去C和浓硫酸,再用水洗涤,弃去水层,最终通过__________操作除去C8H17OH,精制得到D。
前四周期的A、B、C、D四种元素在周期表中均与元素X紧密相邻。已知元素X最高价氧化物的化学式为X2O5,B、D同主族且B元素的原子半径是同族元素中最小的,C的最高价氧化物对应的水化物是强酸。
(1)D元素基态原子的外围电子排布式为____________________。
(2)A、C、X三种元素原子的第一电离能由大到小的顺序为________________(用相应的元素符号作答)。
(3)B、X、D氢化物的沸点由高到低的顺序为_______________(用相应的化学式作答)。
(4)C元素的原子可形成多种离子,试推测下列微粒的立体构型(C为字母,不是碳元素):
微粒 | CO32- | CO42- |
立体构型名称 | _______________ | _______________ |
(5)元素B的一种氢化物B2H4具有重要的用途。有关B2H4的说法正确的是_______。
A.B2H4分子间可形成氢键 B.B原子是sp3杂化
C.B2H4分子中含有5个σ键和1个π键 D.B2H4晶体变为液态时破坏共价键
(6)E元素和D元素在同一周期,属于VIII族,价层有三个单电子,E(OH)2为两性氢氧化物,在浓的强碱溶液中可形成E(OH)42-,写出E(OH)2酸式电离的电离方程式___________________。
(7)F元素基态原子M层上有5对成对电子,F形成的单质有δ、γ、α三种同素异形体,三种晶胞(如图所示)中F原子的配位数之比为___________,δ、γ、α三种晶胞的边长之比为_____________。
氮和碳的化合物在生产生活中应用广泛。
(1)①氯胺(NH2Cl)的电子式为______。可通过反应NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g)+HCl(g)制备氯胺,已知部分化学键的键能如下表所示(假定不同物质中同种化学键的键能一样),则上述反应的△H=_________。
化学键 | N﹣H | Cl﹣Cl | N﹣Cl | H﹣Cl |
键能/(kJ·mol﹣1) | 391.3 | 243.0 | 191.2 | 431.8 |
②NH2Cl与水反应生成强氧化性的物质,可作长效缓释消毒剂,该反应的化学方程式为_______________________。
(2)用焦炭还原NO的反应为:2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g),向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒容恒温(反应温度分别为400℃、400℃、T℃)容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO,测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示:
t/min | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 |
n(NO)(甲容器)/mol | 2.00 | 1.50 | 1.10 | 0.80 | 0.80 |
n(NO)(乙容器)/mol | 1.00 | 0.80 | 0.65 | 0.53 | 0.45 |
n(NO)(丙容器)/mol | 2.00 | 1.45 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
①该反应为_________(填“放热”或“吸热”)反应。
②乙容器在200min达到平衡状态,则0~200min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=__________。
(3)用焦炭还原NO2的反应为:2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1mol NO2和足量C发生该反应,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:
①A、B两点的浓度平衡常数关系:Kc(A)___Kc(B)(填“<”或“>”或“=”)。
②A、B、C三点中NO2的转化率最高的是__(填“A”或“B”或“C”)点。
③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=________(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)最新研究发现,用隔膜电解法可以处理高浓度乙醛废水。原理:使用惰性电极电解,乙醛分别在阴、阳极转化为乙醇和乙酸,总反应为:2CH3CHO+H2OCH3CHOH+CH3CHOOH。实验室中,以一定浓度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的 处理过程,其装置示意图如图所示:
①试写出电解过程中,阴极的电极反应式:______________________ 。
②在实际处理过程中,当电路中I=50A时,10min处理乙醛8.8g,则电流效率为______(计算结果保留3位有效数字,每个电子的电量为1.6×10-19C,电流效率=实际反应所需电量/电路中通过电量×100%)。
电镀污泥是指电镀废水处理后产生的污泥和镀槽淤泥,被列入国家危险废物名录,属于第十七类危险废物。电镀污泥中含有Cr(OH)3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物质,工业上通过“中温焙烧—钠氧化法”回收得到Na2Cr2O7等物质。
已知:①水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质
②不同钠盐在不同温度下的溶解度(g)如下表
20℃ | 60℃ | 100℃ | |
Na2SO4 | 19.5 | 45.3 | 42.5 |
Na2Cr2O7 | 183 | 269 | 415 |
Na2CrO4 | 84 | 115 | 126 |
(1)水浸后的溶液呈____性(“酸”、“碱”、“中”)。
(2)完成氧化焙烧过程中生成Na2CrO4的化学方程式:
____Cr(OH)3+____Na2CO3+_____ = ____Na2CrO4+___CO2+_____
(3)滤渣II的主要成分有Zn(OH)2、_____________。
(4)“系列操作”中为:继续加入H2SO4,________________________(填操作方法),过滤。继续加入H2SO4目的是_____________________(结合平衡移动的原理予以说明)。
(5)工业上还可以在水浸过滤后的溶液(Na2CrO4)加入适量H2SO4,用石墨做电极电解生产金属铬,写出生成铬的电极反应方程式_______________________________。
I.制备水杨酸对正辛基苯基酯()如下:
步骤一:将水杨酸晶体投入到三颈烧瓶中,再加入适量的氯苯作溶剂并充分搅拌使晶体完全溶解,最后加入少量的无水三氯化铝。
步骤二:按右图所示装置装配好仪器,水浴加热控制温度在20~40℃之间,在搅拌下滴加SOCl2,反应制得水杨酰氯。
该反应方程式为:
步骤三:将三颈烧瓶中混合液升温至80℃,再加入对正辛苯酚[],温度控制在100℃左右,不断搅拌。
步骤四:过滤、蒸馏、减压过滤;酒精洗涤、干燥即得产品。
(1)实验时,冷凝管中的冷却水进口为 _______(选填“a”或“b”);
(2)步骤一中加入无水三氯化铝的作用是 ____________。
(3)步骤三中发生反应的化学方程式为 ________________________________________。
II.PCl3可用于半导体生产的外延、扩散工序。有关物质的部分性质如下:
| 熔点/℃ | 沸点/℃ | 密度/g·mL-1 | 其他 |
白磷 | 44.1 | 280.5 | 1.82 | 2P(过量)+3Cl22PCl3;2P+5Cl2(过量) 2PCl5 |
PCl3 | -112 | 75.5 | 1.574 | 遇水生成H3PO3和HCl,遇O2生成POCl3 |
POCl3 | 2 | 105.3 | 1.675 | 遇水生成H3PO4和HCl,能溶于PCl3 |
已知右图是实验室制备PCl3的装置(部分仪器已省略),则:
(1)实验室制备Cl2的离子反应方程式为:______________________________________。
(2)碱石灰的作用除了防止空气中的O2和水蒸气进入并与产品发生反应外还有:____________________________________。
(3)向仪器甲中通入干燥Cl2之前,应先通入一段时间的干燥CO2,其目的是_________________________________________________________。
(4)粗产品中常含有POCl3、PCl5等。加入黄磷加热除去PCl5后,通过________(填实验操作名称),即可得到PCl3的纯品。
(5)测定产品中PCl3纯度的方法如下:迅速称取m g产品,水解完全后配成500mL溶液,取出25.00mL加入过量的c1 mol/L V1 mL 碘溶液,充分反应后再用c2 mol/L Na2S2O3溶液滴定过量的碘,终点时消耗V2 mL Na2S2O3溶液。
已知:H3PO3+H2O+I2=H3PO4+2HI;I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6
假设测定过程中没有其他反应,则根据上述数据,求出该产品中PCl3的质量分数为 ___________________________________________(用含字母的代数式表示、不必化简)。
25℃时,将浓度均为0.1 mol•L-1、体积分别为Va和Vb的HA溶液与BOH溶液按不同体积比混合,保持Va+Vb=l00mL,Va、Vb与混合液的pH的关系如图所示。 下列说法正确的是
A. Ka(HA)=10-6mol·L-1
B. b点时,c(B+)=c(A-)=c(H+)=c(OH-)
C. c点时, 随温度升高而减小
D. a→c过程中水的电离程度始终增大