肉桂酸是一种重要的化工原料,熔点为133 ℃、沸点为300 ℃,不溶于冷水,易溶于有机溶剂,广泛应用于医药、感光树脂和食品添加剂。实验室用苯甲醛和乙酸酐[化学式为(CH3CO)2O,有吸湿性,溶于水形成乙酸]制备肉桂酸的反应原理如下:
+(CH3CO)2O+CH3COOH
过程中发生的副反应如下:
实验步骤如下:
步骤1:在三颈烧瓶中加入3 mL苯甲醛、8 mL乙酸酐和4.2 g K2CO3固体,搅拌,控制温度在150~170 ℃,加热回流45 min。
步骤2:向反应液中分批加入20 mL水,再加入Na2CO3固体调节溶液pH至8,然后进行水蒸气蒸馏。(装置如图)
步骤3:待三颈烧瓶中的剩余液体冷却后,加入活性炭,煮沸10~15 min,趁热过滤。
步骤4:将滤液冷却至室温,用盐酸酸化,待晶体析出完全后进行抽滤,用冷水洗涤晶体,干燥得到产品。
(1) 步骤1中,三颈烧瓶使用前必须干燥的原因是________;加入过量乙酸酐的目的是________。
(2) 步骤2中,水蒸气蒸馏时所用装置中玻璃管a的作用是________;冷凝管中冷凝水应从________(填“b”或“c”)口流入。
(3) 步骤3中,加入活性炭的目的是__________________________________。
(4) 步骤4中,抽滤所用的装置包括________、吸滤瓶和抽气泵。
研究表明,利用FeCl2、NH4H2PO4、Li2CO3和苯胺()制备的磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作电池的正极材料。
(1)Fe2+基态核外电子排布式为________。
(2) N、P、O三种元素的电负性由大到小的顺序为________。
(3) CO32-中心原子轨道的杂化类型为________;与CO32-互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。
(4) 1 mol苯胺分子中含有σ键的数目为________;苯胺与甲苯的相对分子质量相近,但苯胺的沸点高于甲苯,其原因是________________________________。
研究含硒工业废水的处理工艺,对控制水体中硒超标具有重要意义。
(1)已知:H2SeO3为二元弱酸,Ka1(H2SeO3)=3.5×10-3,Ka2(H2SeO3)=5.0×10-8。用离子交换树脂处理含Na2SeO3浓度较高的废水时,发生的交换反应为SeO32-+2RCl=R2SeO3+2Cl- (R为离子交换树脂的树脂骨架)。经离子交换法处理后,废水的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)木炭包覆纳米零价铁除硒法是一种改良的含硒废水处理方法。
①以木屑和FeCl3·6H2O为原料,在N2氛围中迅速升温至600 ℃,保持2 h,过程中木屑先转化为木炭,最终制得木炭包覆纳米零价铁。制备木炭包覆纳米零价铁过程中,木炭的作用有吸附和________________________________________。
②木炭包覆纳米零价铁在碱性废水中形成许多微电池,加速SeO32-的还原过程。SeO32-在微电池正极上转化为单质Se,其电极反应式为________。
(3) 绿锈[FeaⅡFebⅡ(OH)cXd](X代表阴离子,Ⅱ、Ⅲ表示铁元素的价态)中铁元素以结构态和游离态两种形式存在。由于结构态的双金属氢氧化物层间存在较大的空隙,形成了巨大的比表面积,同时结构态的FeⅡ还原能力优于游离态的FeⅡ,使得绿锈成为一种良好的除硒剂。
①结构态的绿锈具有优异的吸附性能,而且游离态的Fe3+还易水解生成Fe(OH)3胶体进一步吸附SeO32-。写出Fe3+水解的离子方程式:________。
②不同FeⅡ/FeⅢ组成的绿锈对SeO32-去除效果的影响结果如图1所示。随着绿锈组成中FeⅡ/FeⅢ比值的增大,绿锈的除硒效果先减小后增大的原因可能是________。
③废水的初始pH会对绿锈去除SeO32-的效果产生影响,关系如图2所示。当初始pH增大至11时,SeO32-的去除效果突然迅速减小的原因是________。
实验室以NaClO3、H2SO4、SO2、H2O2和NaOH为原料,制备NaClO2和无水Na2SO4,其主要流程如下:
已知:① 2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2+2H2O;
② 2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O;
③温度高于60 ℃时,NaClO2发生分解生成NaClO3和NaCl。
(1)反应1中SO2与NaClO3反应制得ClO2气体,该反应的化学方程式为________。
(2)在图1所示装置中发生反应2生成NaClO2,反应过程中放出大量的热。
①研究表明,实验时吸收液中H2O2与NaOH的物料比需要控制在0.8左右,原因可能是____________________________________________________。
②在吸收液中H2O2和NaOH的物料比、浓度和体积不变的条件下,控制反应在0~3 ℃进行,实验中可采取的措施是______________________。
③装置Ⅱ的作用是________________________。
(3) 母液2经过减压蒸发、冷却结晶等操作获得NaClO2粗产品。实验中采用减压蒸发的原因是________________________________________________。
(4) Na2SO4的溶解度曲线如图2所示。请补充完整由母液1制备无水Na2SO4的实验方案:______________________________________________________________,用无水乙醇洗涤,干燥得到产品。
矿业废水中Al3+含量的测定和处理是环境保护的重要课题。
(1)向矿业废水中加入NaOH溶液至沉淀不再溶解,再加入一定量的NaHCO3溶液搅拌,反应生成丝钠铝石[NaAl(OH)2CO3]沉淀,过滤除去。写出加入NaHCO3溶液生成丝钠铝石沉淀的离子方程式:____________________________________。
(2) 为确定加入NaHCO3溶液的量,需测定矿业废水中Al3+的含量。工业上常采用EDTA络合滴定法,步骤如下:
步骤1:CuSO4标准液的配制与标定。取一定量胆矾溶于水,加入适量稀H2SO4,转移到1 L容量瓶中定容。准确量取25.00 mL所配溶液置于250 mL锥形瓶中,用0.005 0 mol·L-1EDTA标准液滴定至终点。重复3次实验,平均消耗EDTA标准液10.00 mL 。
步骤2:样品分析。取10.00 mL矿业废水置于250 mL锥形瓶中,加入一定体积柠檬酸,煮沸;再加入0.005 0 mol·L-1的EDTA标准液20.00 mL,调节溶液pH至4.0,加热;冷却后用CuSO4标准液滴定至终点,消耗CuSO4标准液30.00 mL。(已知:Cu2+、Al3+与EDTA反应的化学计量比均为1∶1)
步骤1中,重复3次实验的目的是____________________________。
② Fe3+也可与EDTA反应,步骤2中加入的柠檬酸是作为掩蔽剂,消除Fe3+的干扰。若该矿业废水样品中含有Fe3+,而上述实验中未加入柠檬酸,则测定的Al3+含量将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
③计算该矿业废水中Al3+的含量____________(用mg·L-1表示)(写出计算过程)。
化合物G是一种应用于临床的抗肿瘤药物,其合成路线如下:
(1) A中的含氧官能团名称为________和________。
(2) C的分子式为C19H16N2O6,写出C的结构简式:________。
(3) 合成路线中,设计①和⑥两个步骤的目的是________________。
(4) G的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式:________。
①含有苯环,且苯环上有3个取代基;② 分子中含有2个手性碳原子;③ 能发生水解反应,水解产物之一是α氨基酸,另一水解产物分子中只有3种不同化学环境的氢。
(5) 已知:(R、R1代表烃基或H,R2代表烃基)。写出以和为原料制备的合成路线流程图___________________(无机试剂和有机溶剂任选,合成路线流程图示例见本题题干)。