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PBAT(聚己二酸对苯二甲酸丁酯)可被微生物几乎完全降解，成为包装、医疗和衣用薄...

PBAT(聚己二酸对苯二甲酸丁酯)可被微生物几乎完全降解，成为包装、医疗和衣用薄膜等领域的新兴材料，它可由聚合物PBA和PBT共聚制得，一种合成路线如下：

已知：R-CH3R-CNR-COOH

R-CH=CH2R-COOH+CO2

回答下列问题：

(1)①的反应类型为_______________；D的官能团名称为_______________。

(2)A的化学名称为___________________。

(3)E中共面原子数目最多为________________

(4)若PBT平均相对分子质量为20000，则其平均聚合度约为____(填标号)

a．45   b．68       c．76           d．91

(5)反应②的化学方程式为____________。

(6)M与G互为同系物，M的相对分子质量比G大14；N是M的同分异构体，写出同时满足以下条件的N的结构简式：__________(任写一种即可，不考虑立体异构)。

I、既能与FeCl3发生显色反应，又能发生水解反应和银镜反应；

II、与NaOH溶液反应时，1molN能消耗4molNaOH:

III、核磁共振氢谱有五组峰，峰面积比为1:2:2:2:l。

(7)仿照上述流程，设计由丙烯和乙醇为主要原料制备CH2=CH—COOCH2CH3的合成路线(其它无机试剂可任选)________________。

 

取代反应 羧基 环己烷 14 d +NaOH+NaCl+H2O 、 CH2=CHCH3CH2=CH-CNCH2=CH-COOHCH2=CH-COOCH2CH3 【解析】 由合成流程可知，环己烷A与氯气发生取代反应生成B为，B在NaOH醇溶液加热条件下发生消去反应生成C为环己烯，根据已知，环己烯被酸性高锰酸钾氧化生成D为HOOC(CH2)4COOH，D与H发生缩聚反应生成PBA，结合PBAT的结构可知，H为HO(CH2)4OH；根据题目所给反应，对照G的结构简式逆推可知F为，E为对二甲苯、结构简式：，G与H发生缩聚反应生成PBT，PBA与PBT共聚生成PBAT。 (1)反应①为环己烷与氯气的取代反应；D为HOOC(CH2)4COOH，其官能团为羧基； (2)A的化学名称为环己烷； (3)E为，苯环上所有原子共面，甲基与苯环以单键相连，单键可以旋转，所以甲基中碳原子和一个氢原子可以与苯环共面，则共面原子数最多为10+2+2=14个； (4)G为，H为为HO(CH2)4OH，所以PBT的链节为，链节的相对分子质量为220，所以聚合度为=91，故选d； (5)反应②为的消去反应，化学方程式为+NaOH+NaCl+H2O； (6)M与G互为同系物，则M含有苯环，含有两个羧基，M的相对分子质量比G大14；即多一个-CH2，N是M的同分异构体，满足： 既能与FeCl3发生显色反应，说明含有酚羟基；又能发水解反应，说明含-COOC-，能发生银镜反应，说明含-CHO； 与NaOH溶液反应时，1molN能消耗4molNaOH，酚羟基、水解后产生的羧基和酚羟基均可以和NaOH反应； 磁共振氢谱有五组峰，峰面积比为1：2：2：2：1．则分子中含五种H，满足条件的结构简式为或； (7)CH2=CH—COOCH2CH3可以由CH3CH2OH和CH2=CH-COOH发生酯化反应生成，根据题目所给反应可知CH2=CHCH3可以与NH3、O2反应生成CH2=CH-CN，然后再酸化可得CH2=CH-COOH，所以合成路线为CH2=CHCH3CH2=CH-CNCH2=CH-COOHCH2=CH-COOCH2CH3。  
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据世界权威刊物《自然》最近报道，我国科学家选择碲化锆(ZrTe2)和砷化镉(Cd3As2)为材料验证了三维量子霍尔效应，并发现了金属-绝缘体的转换。回答下列问题：

（1）锌和镉位于同副族，而锌与铜相邻。现有 4 种铜、锌元素的相应状态，①锌：[Ar]3d104s2、②锌：[Ar]3d104s1、③铜：[Ar]3d104s1、④铜：[Ar]3d10。失去1个电子需要的能量由大到小排序是______（填字母）。

A.④②①③    B.④②③①    C.①②④③    D.①④③②

（2）硫和碲位于同主族，H2S的分解温度高于H2Te，其主要原因是_______。在硫的化合物中，H2S、CS2都是三原子分子，但它们的键角(立体构型)差别很大，用价层电子对互斥理论解释：_________；用杂化轨道理论解释：_________。

（3）Cd2+与NH3等配体形成配离子。[Cd(NH3)4]2+中2个NH3被2个Cl－替代只得到1种结构，它的立体构型是___________。1 mol [Cd(NH3)4]2+含___________mol σ键。

（4）砷与卤素形成多种卤化物。AsCl3、AsF3、AsBr3的熔点由高到低的排序为__________。

（5）锆晶胞如图所示，1个晶胞含_______个Zr原子；这种堆积方式称为__________。

（6）镉晶胞如图所示。已知：NA是阿伏加德罗常数的值，晶体密度为 d g·cm－3。在该晶胞中两个镉原子最近核间距为______nm（用含NA、d的代数式表示），镉晶胞中原子空间利用率为________（用含π的代数式表示）。

 

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2019年国际非政府组织“全球计划”12月4日发布报告：CO2过量排放会引发温室效应，CO2资源化的高效利用是解决温室问题的有效途径。

(1)CO2可通过催化加氢合成甲醇(CH3OH),其相关反应在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。

化学反应

平衡常数

500℃

700℃

800℃

I.H2(g+CO2(g)H2O(g)+CO(g)

1.00

1.50

2.50

II.2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)

2.00

0.5

0.25

III.3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH

 

 

 

 

①判断反应III：ΔH_____0(填“＞”、“<”或“=”);

②根据反应III的特点，有利于提高甲醇平衡产率的条件是______；

A高压高温  B低压高温  C高压低温  D低压低温

③5MPa时，往某密闭容器中充入H2和CO2发生反应，平衡体系中各组分的体积分数随温度的变化情况如图所示。由图可知，随温度的升高，CO2的体积分数逐渐减小，其原因为：_____________；

(2)我国科学家用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应，所得产物含CH4、C3H6、C4H8等反应过程如图。

催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性，在其他条件相同时，添加不同助剂，经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如下表。

助剂

CO2转化率(％)

各产物在所有产物中的占比(％)

C2H4

C3H6

其他

Na

42.5

35.9

39.6

24.5

K

27.2

75.6

22.8

1.6

Cu

9.8

80.7

12.5

6.8

 

①欲提高单位时间内乙烯的产量，在Fe3(CO)12/ZSM-5中添加_____助剂效果最好；

②下列说法正确的是____：

a．第i步反应为：CO2+H2CO+H2O

b．第i步反应的活化能低于第ii步

c．加入助剂能提高单位时间内乙烯产量的原因是降低生成乙烯的反应所需要的活化能

d．Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯烃的ΔH减小

e．添加不同助剂后，反应的平衡常数各不相同

 

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铁及铁的氧化物广泛应于生产、生活、航天、科研领域。

(1)铁通过对N2、H2吸附和解吸可作为合成氨的固体催化剂，原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH1<0

①若用、和分别表示N2、H2、NH3和固体催化剂，则在固体催化剂表面合成氨的过程可用下图表示，吸附后能量状态最低的是_________(填字母序号)；

②在三个1L的恒容密闭容器中，分别加入0.15molN2和0.45molH2发生上述反应，实验a、b、c中c(N2)随时间(t)的变化如图所示(T表示温度)。与实验b相比，实验a、实验c分别采用的实验条件可能为_________、___________(仅改变一个条件)。

(2)Fe2O3与CH4反应可制备“纳米铁粉”，其反应为：

Fe2O3(s)+3CH4(g)2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)ΔH2

①此反应的化学平衡常数表达式为________；

②一定温度下，将一定量的Fe2O3(s)和CH4(g)置于恒容密闭容器中反应，能说明反应达到平衡状态的是__________；

A混合气体的密度不再改变B铁的物质的量不再改变

CCO和H2的浓度之比为1:2Dv正(CO)=2v逆(H2)

③一定温度下，向体积为2L的密闭容器中加入0.2molFe2O3(s)和0.6molCH4(g)进行上述反应，反应起始时压强为P,反应进行至5min时达到平衡状态，测得此时容器的气体压强是起始压强的2倍。5min内用Fe2O3(s)表示的平均反应速率为________g•min-1；T℃下该反应的Kp=___________（气体分压(p分)=气体总压(p总)×气体体积分数）；

(3)“纳米铁粉”可用于处理地下水中的污染物，其中与NO发生的离子方程式为4Fe+NO+l0H+=4Fe2++NH+3H2O,研究发现，相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中NO的速率有较大差异(如下图)，产生该差异的原因可能是_______(答一条即可)。

 

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燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置。

I . 氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的化学工业， 是高能耗产业。将其电解装置与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上，相关物料的传输与转化关系如图所示， 其中的电极未标出， B 中所用的离子膜只允许Na+通过。

(1)A 装置中的隔膜为 ___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜；若无该离子膜， 在通电条件下A 装置可用于制备一种消毒液，该反应的总化学方程式：__________    。

(2)图中Y 是___________(填化学式)； B中O2所发生的电极反应方程式为_______    。

(3)比较图示中氢氧化钠质量分数： a %________    b% (填 “'> ”“<”或“=”)。

II.以燃料电池为电源， 利用铜基配合物1,10 -phenanthroline-Cu 催化剂电催化CO2还原制备碳基燃料(包括 CO、烷烃和酸等，)是减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用的关键手段之，其原理如图所示。

①a电极为电源的___________(填“正极”或“负极”);

②阴极的电极反应式为 ________________， 每转移 l mol 电子，阴极室溶液质量增加 ___ g。

 

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研究化学反应时，既要关注物质变化， 又要关注能量变化。请回答以下问题．

(1)氢气在氧气中燃烧 ，破坏1mol H-H 键吸收Q1 kJ 的热量，破坏 1 mol O=O 键吸收Q2kJ 的热量， 形成 1 mol H—O 键释放Q3kJ 的热量，则下列关系式正确的是。_____ (填字母序号)

A 2Q1+Q2>4Q3             B Q1+Q 2<Q3 

C 2Q 1+ Q 2<4Q3         D 2 Q1+Q 2=4Q3

(2)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。

已知：①2N2(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g)= CH4(g)+ 4NO(g)    ΔH1=akJ/mol

②CH4(g)+ 4NO2(g)= 4 NO(g)+ CO2(g) + 2 H2O(g)    ΔH2 = b kJ/mol

③H2O(1)= H2O(g)ΔH3 =c kJ/mol

则CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+ CO2(g)+ 2H2O(1)   ΔH=_______kJ/mol (用含a、b、c的代数式表示)。

(3)红磷 P(s)和Cl2(g) 发生反应生成PCl3(g)和 PCl5(g), 反应过程中的热量关系如图所示(图中的ΔH表示生成 1mol 产物的数据)。

根据如图回答下列问题：

①写出P(s)和Cl2(g)反应生成PCl5(g)的热化学方程式________；

②已知：常温时红磷比白磷稳定，比较下列反应中ΔH 的大小：ΔH1 ___ ΔH2(填“> ”、“< ”或“= ”)。

i.P4(白磷，s)+5O2(g)= 2P2O5(s)   ΔH1< 0

ii.4P(红磷，s)+5O2(g)=22P2O5(s) ΔH2< 0

 

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