内容正文:
微测19 大题综合练6
考前顶层设计 化学
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1.乙酰乙酸乙酯是一种重要的有机中间体,实验室制备乙酰乙酸乙酯的反应、装置示意图和有关数据如下:
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相对分子质量 沸点/℃
乙醇 46 78
乙酸乙酯 88 77
乙酰乙酸乙酯 130 180.4
实验步骤:
ⅰ.向三颈烧瓶中加入4.0 g Na,5.0 g细砂和18 mL二甲苯;加热使Na熔化并搅拌,使其分散成小钠珠;冷却后,用倾析法除去上层液体。
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ⅱ.迅速向三颈烧瓶中加入20.0 g乙酸乙酯和很少量的乙醇,搅拌并加热,发生反应。
ⅲ.向反应后的体系中加入3 mL乙醇除去过量Na,过滤;向滤液中加入50%的乙酸至其呈弱酸性;再向其中加入饱和食盐水,分液;向有机层加入无水Na2SO4,过滤;蒸馏,收集到目标馏分10.4 g。
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回答下列问题:
(1)装置图中无水CaCl2的作用为______________________;A、B处应安装的仪器分别为_________________________、____________
(填名称)。
(2)步骤ⅰ中不能将二甲苯换成CCl4,解释其原因:________________________________________。
隔绝空气中的水蒸气
恒压滴液漏斗(分液漏斗)
球形冷凝管
CCl4的密度比Na大,Na接触空气会被氧化
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酮羰基和酯基中氧原子的电负性大于碳原子,导致其中碳原子的正电性增强,继而使亚甲基中的碳氢键极性增强
将乙酰乙酸乙酯钠和乙醇钠转化为乙酰乙酸乙酯和乙醇
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(4)步骤ⅲ中加入饱和食盐水、无水Na2SO4的目的分别为_______________________________________________________、_____________________。
(5)本实验的产率为___________%。
降低产品在水中的溶解度(或增大水层密度利于分层)
干燥产品
70.4
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2.锑属于氮族元素,广泛用于制造合金、瓷器、颜料、印刷油墨、防爆材料等。现用锑精矿(主要含有Sb2O3、Sb2S3、Fe2O3、CuO等)来制备锑和焦锑酸钠[NaSb(OH)6]。其工艺流程如图所示:
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已知:常温下,Ksp(CuS)=6.3×10-36,
Ksp[Cu(OH)2]=2.1×10-20。
回答下列问题:
(1)Sb位于元素周期表的________区,其基态原子的简化电子排布式为___________________。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分有______________________。
p
[Kr]4d105s25p3
Fe2O3、CuO
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(3)“碱浸”时,Sb2O3发生反应的化学方程式为__________________________________________。
(4)“电解”过程中,阳极上发生的两个电极反应式为
________________________、_______________。
(5)滤渣Ⅱ的主要成分有__________。
Sb2O3+6Na2S+3H2O===2Na3SbS3+6NaOH
4OH--4e-===O2↑+2H2O
S2--2e-===S
S
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(6)产品NaSb(OH)6需洗涤、干燥,检验固体是否洗涤干净的试剂为_________________________(填化学式)。
(7)常温条件下,向碱浸液中加入CuSO4溶液,生成CuS和Cu(OH)2沉淀时,溶液的pH为10,则溶液中剩余c(S2-)=__________________ mol·L-1。
HNO3溶液和AgNO3溶液
3×10-24
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3.氢能是一种绿色能源,工业上采用多种途径制备H2。
Ⅰ.甲醇(CH3OH)是潜在储氢材料。甲醇制氢的反应历程如下:
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(1)写出CH3OH(g)分解制氢的热化学方程式:________________________________________________。
(2)上述反应历程中,控速步骤的方程式为______________________。
CH3OH(g)===CO(g)+2H2(g) ΔH=+91.5 kJ·mol-1
CO*+4H*===CO*+2H2(g)
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C
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温度高于Tm后,升温对Kp的影响大于k
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(5)控制压强不变,CH4(g)和H2O(g)初始投料比一定,在某催化剂作用下发生反应1和2,经过相同时间测得如下数据(反应未达到平衡状态):
T/K CH4的转化率/% CO2的选择性/%
543 12.3 23.1
553 15.6 18.5
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升高温度时,反应1和反应2的速率都增大,且反应1的速率大于反应2
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(6)在1.0 L恒容密闭容器中投入1 mol
CH4(g)和1 mol H2O(g)发生反应1和2,
实验测得CH4的平衡转化率与温度、
压强的关系如图,540 ℃、p2下,Q点
v正________v逆(填“>”“<”或“=”,下同)。
p1________p2。T点,CO选择性为80%,对应温度下反应1的化学平衡常数K为_________(mol·L-1)2(结果保留1位小数)。
<
<
8.2
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4.莫西赛利(化合物J)是一种治疗脑血管疾病的药物,可改善脑梗塞或脑出血后遗症等症状。合成J的一种路线如下:
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3-甲基苯酚(间甲基苯酚)
酰胺基、羟基
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(3)C→D、E→F的反应类型分别为____________、____________。
(4)有机物B分子中存在大π键,则该分子中O原子的杂化轨道类型为__________。
(5)F→G的转化过程中,第①步反应的化学方程式为
________________________________________________________。
还原反应
取代反应
sp3
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(6)含有氨基(—NH2)的M的同分异构体有________种(不考虑立体异构),写出其中不含手性碳原子的同分异构体的结构简式:
__________________________________________________________(任意写一种)。
12
(7)已知胺类和酚类物质均可与卤代烃中的卤原子发生取代反应,则合成路线中设计D→E、F→G的目的为_____________。
保护氨基
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本部分内容讲解结束
(3)乙酰乙酸乙酯()可与Na反应生成, 是因为其分子中标*号碳原子上的氢活性很强。从结构角度解释氢活性很强的原因:____________________
________________________________________________________________________________________。步骤ⅲ中加入乙酸的目的为____________________________________________________。
(1)无水CaCl2具有吸水性,钠能与水反应,装置图中无水CaCl2的作用为隔绝空气中的水蒸气;A是向三颈烧瓶中加入液体试剂的仪器,A为恒压滴液漏斗;B是冷凝回流装置,B的仪器分为球形冷凝管。(2)CCl4的密度比Na大,Na接触空气会被氧化,所以步骤ⅰ中不能将二甲苯换成CCl4。(3)酮羰基和酯基中氧原子的电负性大于碳原子,导致其中碳原子的正电性增强,继而使亚甲基中的碳氢键极性增强。步骤ⅲ中加入乙酸将乙酰乙酸
乙酯钠和乙醇钠转化为乙酰乙酸乙酯和乙醇。(4)步骤ⅲ中加入饱和食盐水降低产品在水中的溶解度;无水Na2SO4的作用为干燥产品。(5)20.0 g乙酸乙酯的物质的量为= mol ,理论上生成乙酰乙酸乙酯 mol,×100%=70.4%。
锑精矿中主要含Sb2O3、Sb2S3、Fe2O3、CuO,根据流程图,加入氢氧化钠溶液、Na2S溶液充分碱浸,过滤得Fe2O3、CuO固体,同时得到Na3SbS3、Na2S、NaOH的混合液,则滤渣Ⅰ的主要成分为Fe2O3、CuO,线路一直接电解混合液得到锑单质;线路二加入氧化剂将Sb元素氧化得到粗Na3SbO4沉淀,加入的氧化剂同时将S2-氧化为硫单质,所以粗Na3SbO4沉淀中混有S单质,加盐酸酸浸,滤渣Ⅱ的主要成分为S,滤液中加NaOH溶液中和
酸,最终得到NaSb(OH)6。(1)Sb的基态原子的简化电子排布式为[Kr]4d105s25p3,位于元素周期表的p区。(2)滤渣Ⅰ的主要成分有Fe2O3、CuO。(3)“碱浸”时,Sb2O3转化为Na3SbS3,发生反应的化学方程式为Sb2O3+6Na2S+3H2O2Na3SbS3+6NaOH。(4)“电解”含Na3SbS3、Na2S、NaOH的溶液,阳极是阴离子OH-和S2-放电,发生的两个电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O、S2--2e-S。(5)滤渣Ⅱ的主要成分有S。(6)产品
NaSb(OH)6需洗涤、干燥,检验固体是否洗涤干净,即检验是否含有Cl-,所加入的试剂为HNO3溶液和AgNO3溶液。(7)根据Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp[Cu(OH)2]=2.1×10-20,常温条件下,向碱浸液中加入CuSO4溶液,生成CuS和Cu(OH)2沉淀时,溶液的pH为10,c(Cu2+)== mol·L-1=2.1×10-12 mol·L-1,则溶液中剩余c(S2-)== mol·L-1=3×10-24 mol·L-1。
Ⅱ.天然气制备H2。反应原理如下:
反应1:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.3 kJ·mol-1
反应2:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2 kJ·mol-1
(3)工业制H2中,将混合气体通入KOH溶液吸收CO2,便于提高H2的纯度和产率。CO2(g)+KOH(aq)KHCO3(aq) ΔH<0,宜选择的条件是__________(填字母)。
A.高温、高压 B.低温、低压
C.低温、高压 D.高温、低压
(4)研究表明,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的
反应速率方程为v=k[c(CO)·c(H2O)-],
其中,Kp为压强平衡常数,k为反应速率常数且
随温度升高而增大。在气体组成和催化剂一定条件下,反应速率与温度关系如图所示。温度高于Tm时,v逐渐减小的原因是________
_____________________________________。
已知:CO2的选择性=×100%。
数据表明,升高温度,CH4的转化率增大,而CO2的选择性降低,可能的原因是_____________________________________________
______________________。
(1)根据图像可知,CH3OH分解制氢的热化学方程式为CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH=+91.5 kJ·mol-1。(2)反应⑤的能垒最大、速率最小,是控速反应,该反应的方程式为CO*+4H*CO*+2H2(g)。(3)正反应是放热、气体分子数减小的反应,在低温、高压条件下有利于反应向正反应方向进行,选C。(4)升高温度,k增大,Kp减小,从图可以看出,温度高于Tm后,升温对Kp的影响大于k。(5)升高温度时,反应1和反应2的速率都增大,且反应1的速率大于反应2。(6)Q点向下达到平衡,CH4转化率减小,平
衡向逆反应方向移动,即逆反应速率大于正反应速率;正反应是气体分子数增大的反应,减小压强,平衡向正反应方向移动,CH4的转化率增大,p1小于p2。用三段式法计算:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
起始 1 1
变化 x x x 3x
平衡 1-x 1-x x 3x
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始 x 1-x 0 3x
变化 y y y y
平衡 x-y 1-x-y y 3x+y
x=0.5,=80%,得y=0.1,平衡时,c(CH4)=0.5 mol·L-1,c(H2O)=0.4 mol·L-1,c(CO2)=0.1 mol·L-1,c(CO)=0.4 mol·L-1,c(H2)=1.6 mol·L-1。K== (mol·L-1)2=8.192 (mol·L-1)2≈8.2 (mol·L-1)2。
已知:ⅰ.R1NH2+R2COOR3R1NHOCR2+R3OH;
ⅱ.+CH3COCl+HCl。
(1)已知A遇FeCl3溶液显紫色,则A的化学名称为
___________________________________。
(2)E中官能团的名称为_______________。
+HCl+H2O+CH3COOH
H2NCH2CH2CH2CH2Cl[或H2NCH2CCl(CH3)2 或]
A分子式是C7H8O,遇FeCl3溶液显紫色,说明含有酚羟基,结合物质的分子式及物质在反应过程中的碳链结构不变,可知A是间甲基苯酚(或3-甲基苯酚),其结构简式是。A与在AlCl3催化作用下发生羟基在苯环的邻位上的取代反应生成B:,B与浓硝酸、浓
硫酸混合加热,发生羟基在苯环对位上的硝化反应生成C:,C与Fe、HCl发生还原反应,—NO2被还原变为—NH2,反应生成D:,D与CH3COOCH3发生—NH2上的取代反应生成E:,E与分子式为C4H10NCl的物质M发生羟基上的取代反应
生成F:,F与HCl、H2O发生反应生成和CH3COOH,再与NaOH反应生成G:,G与HNO2在0~5 ℃及H2O条件下反应产
生分子式为C14H23NO2的物质H:,H与CH3COCl发生羟基上的取代反应生成J和HCl。(1)A的结构简式是,其名称是间甲基苯酚(或3-甲基苯酚)。(2)E为,其中含有的官能团名
称是酰胺基、羟基。(3)C是,C与Fe、HCl发生还原反应,硝基被还原变为氨基,反应生成,则C→D的反应为还原反应;E是,E与分子式是C4H10NCl的物质M发生羟基上
的取代反应生成F:,故E→F的反应类型是取代反应。(4)有机物B的结构简式是,B中存在大π键,O原子1个孤电子对参与了苯环的大π键,故O原子采用sp2杂化。(5)F与HCl、H2O
发生反应产生、CH3COOH,该反应的化学方程式为+HCl+H2O+CH3COOH。(6)M分子式是C4H10NCl,其分子中若含有—NH2,碳链结构有C—C—C—C
和两种。对于C—C—C—C碳链结构,若—NH2连接在链头上,C—C—C—C—NH2,碳链上有4种不同位置的H原子可以被Cl取代,产生4种氯代物;若—NH2连接在中间C原子上,的碳链上也有4种不同位置的H原子可以被Cl取代,又产生4种氯代物;对于碳链结构,若—NH2连接在甲基上,的碳链上
有3种不同位置的H原子可以被Cl取代,能够产生3种氯代物;若—NH2连接在中间的C原子上,则碳链上只有1种位置的H原子可以被Cl取代,产生1种氯代物;故符合题意的同分异构体种类数目是4+4+3+1=12种;其中不含手性碳原子的同分异构体的结构简式可以是
H2NCH2CH2CH2CH2Cl或H2NCH2CCl(CH3)2或。(7)已知胺类和酚类物质均可与卤代烃中的卤原子发生取代反应,则根据合成路线的设计及官能团饱和,可知:在合成路线中设计D→E、F→G的目的为保护氨基。
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