内容正文:
专题06 反应原理综合题 有机推断题
考点概览
题型一 反应原理综合题
题型二 有机推断题
反应原理综合题题型一
1.(24-25·安徽省蚌埠市·二模)制备二甲醚的方法之一为:
i. ;
ii. 。
回答下列问题:
(1)反应的 ・,该反应的平衡常数 (用、表示)。
(2)在恒温恒压条件下仅发生反应:。起始时、物质的量之比为,的平衡体积分数对应图1中的a点,若调节起始时、物质的量之比为,则的平衡体积分数可能对应图1中的 (填“b”“c”或“d”)点。下列不能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母)。
A.、、、的反应速率之比为
B.混合气体的平均摩尔质量保持不变
C.容器中气体的密度保持不变
D.断裂4个键,同时断裂2个键
(3)将合成气按通入密闭反应器中,在压强为p的条件下发生反应:,的平衡转化率随温度的变化关系如图2所示。该反应中反应物的总能量 (填“<”或“>”)生成物的总能量,温度为时,的平衡分压为 ,该温度下,该反应的平衡常数为 (用平衡分压代替平衡浓度计算,平衡分压=总压×物质的量分数)。
(4)光能储存一般是指将光能转换为电能或化学能进行储存,利用太阳光、、生成的光能储存装置如图3所示,则b极的电极反应式为 。
2.(24-25·安徽省安庆市·二模)2-甲基-1-丁烯(A)一定条件下可发生异构化反应生成(B),在催化剂作用下可通过甲醇与这两种烯烃的液相反应制得汽油添加剂2-甲氧基-2-甲基丁烷()。涉及反应如下:
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
试回答下列问题:
(1)以或为初始原料,在下进行反应I.达平衡时,以为原料,体系向环境放热;以为原料,体系从环境吸热,实验测得。则反应I的焓变 (用含、的代数式表示)。反应Ⅱ和反应Ⅲ的热效应关系 (填“>”、“=”或“<”)。
(2)x(i)表示某物种i的物质的量分数,反应I、Ⅱ、Ⅲ分别以平衡物质的量分数代替平衡浓度表示平衡常数、、。为研究上述反应体系的平衡关系,向某反应容器中加入甲氧基-2-甲基丁烷(),控制温度为,、和随时间t变化关系如图1所示。时刻达平衡,则图中表示变化的曲线是 ;时刻x()= ,反应Ⅲ的平衡常数 (保留两位有效数字)。
(3)一定温度下,保持体系总物质的量一定,向某反应容器中按不同进料比投入和,若仅发生反应Ⅱ时,测定体系达平衡时的(,为初始物质的量,,为平衡时物质的量)。图2曲线中能准确表示该温度下随进料比变化的是 (填字母),随着进料比的不断增大,平衡时2-甲氧基-2-甲基丁烷()物质的量分数的变化趋势是 。
3.(24-25·安徽省黄山市·二模)丙烯是一种重要的化工品原料。石油、天然气、页岩气中存在大量的丙烷,由丙烷制丙烯的研究备受关注。回答下列问题:
【直接脱氢法制丙烯】
主反应: ,
主要副反应:
次要副反应:
(1)主反应产物是 (填“熵”或“焓”)驱动产物。
(2)部分反应与(是用压强代替浓度计算的平衡常数)温度变化关系如下图,下列说法错误的是 (填序号)。
a.为提高丙烷转化率,可在恒容条件下适当通入
b.为提高丙烯产率,需寻找选择性优良的催化剂
c.反应结束后,加压降温液化分离丙烷和丙烯,丙烷可循环利用
d.同温反应相同时间生成乙烯的物质的量一定大于丙烯
【氧化脱氢法制丙烯】
(3)丙烷直接脱氢相对较小,反应过程积碳导致催化剂失活,有学者提出可适当加氧化剂,选择不同氧化剂发生下列反应:
宜选择氧气做氧化剂,不选择二氧化硫的原因是 (只需回答二点即可)
(4)利用二氧化碳氧化丙烷制丙烯反应如下:
一步法(无生成):
二步法:,
①计算:
②,某温度下,“二氧化碳氧化丙烷二步法”,向催化剂表面通入物质的量之比为的、,达平衡时测得和体积分数相等,转化率为20%,则该温度下 。
(5)相同体积容器,或条件下,理论模拟,得到“直接脱氢主反应”“二氧化碳氧化丙烷一步法”和“二氧化碳氧化丙烷二步法”中丙烷的平衡转化率与温度的关系如下图。
曲线C表示“丙烷直接脱氢主反应”,则表示“二氧化碳氧化丙烷二步法”的是曲线 (填“A”或“B”),理由是 。
4.(24-25·安徽省合肥市·二模)低碳烃在催化剂表面对具有较好的还原作用,由于储量丰富、廉价易得而成为最有前景的选择性脱硝还原剂。已知还原的原理如下:
I. ;
Ⅱ.
(1) 。
(2)恒温下,欲提高的平衡转化率可采用的条件有 (写出两点)。
(3)某温度下,向恒容密闭容器中按充入混合气,发生反应I和Ⅱ,初始压强为,达平衡时的转化率为20%,和的分压相等。
①平衡时水的分压 。
②该温度下反应Ⅱ的分压平衡常数 (保留2位小数)。
(4)为研究废气中少量对还原的催化剂活性和选择性的影响,某实验小组将和混合气体以一定流速通过催化剂发生反应Ⅱ,测得不同温度下和的转化率如图所示(不考虑少量与混合气体的反应及对混合气中各组分分压的影响)。
①550℃时,与不含相比,含有会导致混合气反应时的转化率降低,的转化率升高,原因是 。
②研究发现,对催化剂造成影响的原因是吸附催化活性中心,改变了催化活性物质的种类。结构检测表明反应前催化剂上有明显的活性物种峰,而在含的体系中反应后催化剂上峰值明显降低,并在-550℃时出现了新的物种峰,则还原反应的催化活性中心为 (填或);温度高于600℃时,含对的转化率影响不大的原因可能是 。
5.(24-25·安徽省淮南市·二模)据悉,全球规模最大的乙醇生产装置在淮北启动生产,开创了一条煤炭清洁高效低碳利用的新路线。以煤的气化产物为原料合成无水乙醇的相关反应如下:
反应①:
反应②:
(1)反应的 。
(2)以、、为原料,假设在投料比、压强不变的条件下仅发生反应①、②,平衡时、、、的物质的量分数随温度变化如图所示。回答下列问题:
①图中的曲线B代表的是 。
②当温度高于后,的物质的量分数随温度升高而降低的原因是 。
③的平衡转化率随温度的升高 (填“一直增大”、“一直减小”、“先增大后减小”、或“先减小后增大”)。
(3)一定温度下,向密闭容器中通入、和下发生反应①、②,平衡时CO的转化率为的物质的量为,则 ,反应②的 (保留两位有效数字)。为用物质的量分数表示的平衡常数)
(4)在铜基催化剂表面可将电还原为乙醇等醇类物质,写出在酸性环境下将电还原为乙醇的电极反应方程式 。采用多孔金属有机骨架()合成Cu-BTC-X催化剂,多孔碳外壳基体覆有活性组分,碳化后活性组分均匀分散在多孔中。Cu-BTC-X催化剂较普通Cu颗粒催化剂相比,具有的优点是 。
6.(24-25·安徽省池州市·二模)为了实现“碳中和”,研究二氧化碳的转化利用和捕集封存,意义重大。回答下列问题:
甲醇是工业上高附加值化学品,利用二氧化碳直接加氢合成甲醇的反应为:
i:
(1)已知甲醇和氢气燃烧反应:
。
(2)向恒压密闭容器中通入的混合气体,测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示。(甲醇时空收率表示一定温度下,单位时间内单位物质的量催化剂表面甲醇的生成量)。
①解释在温度高于210℃后甲醇时空收率下降的原因 。
②若反应温度为223℃,30分钟内,在催化剂表面生成甲醇的质量为 。
(3)研究发现在催化加氢合成甲醇过程中还存在反应:
ii:
一定温度下,将和按物质的量之比充入恒压()容器中,在催化剂作用下发生反应i和ii,测得的平衡转化率及的选择性随温度变化如图所示。(的选择性)
①根据上图推测 (填>、<、=)0。
②180℃时,在催化剂作用下与反应一段时间后,测得的选择性为60%(图中点)。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有 。
A.压缩容器体积 B.使用对反应i催化活性更高的催化剂 C.充入惰性气
③200℃时,反应i平衡常数 (列出计算式)。(是以平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压乘以物质的量分数)
(4)科学家研究一种由阴离子交换树脂-碳纳米管构成的膜分离装置(如图所示),利用原电池原理可以富集空气中的。膜的侧通入含的空气,侧通入;经过反应后,侧所得气体基本不含,转化成了;b侧得到高浓度的。
①写出a侧吸收的电极反应式 。
②该技术可能解决的环境问题是 。
有机推断题题型二
1.(24-25·安徽省池州市·二模)盐酸普环替尼属于第三代靶向药物,其部分合成路线如下(部分反应条件略去):
已知:与均属于六元芳香环化合物。
(1)有机物C中官能团的名称 。
(2)A到B的反应类型为 。
(3)C与D反应的化学反应方程式为 。
(4)G的结构简式为 。
(5)F在一定条件下可转化为(),的化学名称为 ;同分异构体中,同时满足下列条件的有 种(不含X),写出其中核磁共振氢谱峰面积之比为的结构简式 (任写一种)。
①属于六元芳香环化合物 ②环上含有两个取代基
2.(24-25·安徽省淮南市·二模)吲唑磺菌胺(L)是一种植物杀菌剂,对疫霉菌、霜霉菌等卵菌门真菌引起的病害具有很高的活性,的一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的分子式为 。
(2)C的结构简式为 ;由B生成D的反应类型为 。
(3)G中的官能团名称为 。
(4)由和生成的化学方程式为 。
(5)已知有两种氢原子、一种官能团,的化学名称为 。
(6)J的同分异构体中,同时满足下列条件的共有 种(不考虑立体异构)。
①含有手性碳(连有4个不同的原子或基团的碳为手性碳);②含有苯环、甲基和—CN
(7)I到J的反应分三步进行,过程如下,①、②、③分别为还原反应、加成反应、消去反应,则N的结构简式为 。
3.(24-25·安徽省宣城市·二模)可有效应用于靶向药物传递和肿瘤治疗等。下列是合成路线之一(部分反应条件简化或略去):
已知:(i)RXRMgX
(ii)
(iii)
(1)分子的空间结构是 ,的反应类型为 反应。
(2)A→B过程中A断裂了键,而不是键的原因是 。
(3)反应中的作用是 。
(4)I的酸性 的酸性(填“>”或“<”)。
(5)过程中是催化剂,路易斯酸指可以接受电子对的微粒,路易斯碱指提供电子对的微粒,这里体现 的性质(填序号)。a.路易斯酸 b.路易斯碱
反应的方程式为 。
(6)C的同分异构体中,写出满足下列条件的结构简式 (不考虑对映异构体)。
①含有苯环;②属于醇类;③含有手性碳原子;④有5组核磁共振氢谱峰
4.(24-25·安徽省合肥市·二模)偶氮染料是一种重要的合成染料,一种偶氮染料G的合成路线如下。
回答下列问题:
(1)A的名称为 。
(2)B的结构简式为 ,B生成C的反应类型为 。
(3)C转化成D的过程中有和另一种气体产生,该过程的化学反应方程式为 。
(4)资料显示,D具有弱酸性。一方面原因是苯环与两个羰基之间存在共轭体系,氮原子上的孤对电子能参与共轭,分散了氮氢键解离后形成的负电荷,使负离子更稳定,增强了酸性;另一方面原因是 。
(5)的同分异构体中,符合下列条件的有 种。写出一种核磁共振氢谱峰面积比为的结构简式 。
a.苯环上只有两个处于对位的取代基 b.含有和两个
(6)请参照上述合成路线,设计以苯为原料制备的合成路线 (其他试剂任选)。
5.(24-25·安徽省安庆市·二模)托伐普坦(Tolvaptan)J是一种选择性血管加压素受体抗拮药,可用于血容量扩张,其前体的最新合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的分子式为 ,其化学名称为 。
(2)B到C的反应类型为 。
(3)D转化为E的化学方程式为 。
(4)J中存在的官能团名称为 。
(5)某化合物的分子式为,符合下列条件的同分异构体有 种。
①与具有相同的官能团(,) ②水解产物可以使溶液显紫色
③只有一个甲基 ④不发生银镜反应
其中核磁共振氢谱显示有四组峰(峰面积之比为)的结构简式为 (只写一种)。
(6)的合成路线设计如下:IJ
已知试剂X的化学式为,X的结构简式为 ;试剂的作用是 。
6.(24-25·安徽省蚌埠市·二模).药物合成中间体内酰胺F的合成路线如图所示:
回答下列问题:
(1)C中碳原子的杂化方式有 种。
(2)D中含氧官能团的名称为 。
(3)a的结构简式为 。
(4)A→B的反应类型为 ,E→F的化学方程式为 。
(5)化合物B的同分异构体中,同时满足下列条件的有 种。
①含有碳碳三键和氨基;
②能与钠反应产生氢气;
③碳碳三键不与其他官能团直接相连。
其中核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为2:2:2:1的物质的结构简式为 。
(6)参照上述合成路线,设计以为原料,制备的合成路线: (无机试剂及有机溶剂任选)。
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专题06 反应原理综合题 有机推断题
考点概览
题型一 反应原理综合题
题型二 有机推断题
反应原理综合题题型一
1.(24-25·安徽省蚌埠市·二模)制备二甲醚的方法之一为:
i. ;
ii. 。
回答下列问题:
(1)反应的 ・,该反应的平衡常数 (用、表示)。
(2)在恒温恒压条件下仅发生反应:。起始时、物质的量之比为,的平衡体积分数对应图1中的a点,若调节起始时、物质的量之比为,则的平衡体积分数可能对应图1中的 (填“b”“c”或“d”)点。下列不能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母)。
A.、、、的反应速率之比为
B.混合气体的平均摩尔质量保持不变
C.容器中气体的密度保持不变
D.断裂4个键,同时断裂2个键
(3)将合成气按通入密闭反应器中,在压强为p的条件下发生反应:,的平衡转化率随温度的变化关系如图2所示。该反应中反应物的总能量 (填“<”或“>”)生成物的总能量,温度为时,的平衡分压为 ,该温度下,该反应的平衡常数为 (用平衡分压代替平衡浓度计算,平衡分压=总压×物质的量分数)。
(4)光能储存一般是指将光能转换为电能或化学能进行储存,利用太阳光、、生成的光能储存装置如图3所示,则b极的电极反应式为 。
【答案】(1)-204.9
(2)d A
(3)>
(4)
【来源】安徽省蚌埠市2025届高三下学期第二次质检化学试题
【解析】(1)根据盖斯定律,方程式iii可得,故=-204.9,方程式计量数加倍,则平衡常数变为原来的平方,方程式相加,增平衡常数相乘,该反应的平衡常数;
(2)起始时、物质的量之比为,此时等于计量数之比,平衡时产物的体积分数最大,若调节起始时、物质的量之比为,恒温恒压条件下,与原平衡相比,相当于减压,平衡逆向移动,再次平衡时的平衡体积分数会变小,故d点符合;
A.、、、的反应速率等于计量数之比,始终为,不能说明达到平衡,故A选;
B.若没有平衡,反应向右进行时,混合气体的平均摩尔质量会增大,现保持不变能说明达到平衡,故B不选;
C.反应在恒温恒压条件发生,反应前后气体的体积变化,则密度是变量,现保持不变能说明达到平衡,故C不选;
D.断裂4个键,同时断裂2个键,说明正逆反应速率相等,能说明反应达到平衡,故D不选;
答案选A;
(3)的平衡转化率随温度的变化关系如图2所示,即温度升高,CO的平衡降低,表示升高温度平衡逆向移动,该反应为放热反应,反应物的总能量>生成物的总能量;合成气按通入密闭反应器中,设H2和CO的物质的量均为3mol,温度为时,的平衡转化率为50%,列三段式如下:
的平衡分压为p=,同理可得p(CH3OCH3)=,p(H2)=p(CO)=,该反应的平衡常数===;
(4)如图所示,b电极CO2得到电子变为,采用质子交换膜,电解质为酸性溶液,电极反应式为。
2.(24-25·安徽省安庆市·二模)2-甲基-1-丁烯(A)一定条件下可发生异构化反应生成(B),在催化剂作用下可通过甲醇与这两种烯烃的液相反应制得汽油添加剂2-甲氧基-2-甲基丁烷()。涉及反应如下:
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
试回答下列问题:
(1)以或为初始原料,在下进行反应I.达平衡时,以为原料,体系向环境放热;以为原料,体系从环境吸热,实验测得。则反应I的焓变 (用含、的代数式表示)。反应Ⅱ和反应Ⅲ的热效应关系 (填“>”、“=”或“<”)。
(2)x(i)表示某物种i的物质的量分数,反应I、Ⅱ、Ⅲ分别以平衡物质的量分数代替平衡浓度表示平衡常数、、。为研究上述反应体系的平衡关系,向某反应容器中加入甲氧基-2-甲基丁烷(),控制温度为,、和随时间t变化关系如图1所示。时刻达平衡,则图中表示变化的曲线是 ;时刻x()= ,反应Ⅲ的平衡常数 (保留两位有效数字)。
(3)一定温度下,保持体系总物质的量一定,向某反应容器中按不同进料比投入和,若仅发生反应Ⅱ时,测定体系达平衡时的(,为初始物质的量,,为平衡时物质的量)。图2曲线中能准确表示该温度下随进料比变化的是 (填字母),随着进料比的不断增大,平衡时2-甲氧基-2-甲基丁烷()物质的量分数的变化趋势是 。
【答案】(1) <
(2)c 0.26 2.1
(3)C 先增大后减小
【来源】安徽省安庆市2025届高三下学期3月第二次模拟化学试卷
【解析】(1)依题意,可推知在同温下,以的或为初始原料,达到平衡时的状态相同,两个平衡完全等效。又以为原料,体系向环境放热,则反应I的焓变为;由盖斯定律可知,,则,因此;
(2)
实验测定,则达到平衡时的量大于的量,的量等于与的量之和,所以三条曲线在达平衡时由多到少依次表示为、、,即图中a、b、c依次表示x(CH3OH)、x(B)、x(A)的变化;体系中只有四种组分,所以t1时刻x()=1-0.370-0.333-0.037=0.26,反应Ⅲ的平衡常数;
(3)一定温度下,体系总物质的量一定,依据“等效平衡”原理可知当时与时等效,相等,据此判断能准确表示该温度下随进料比变化;当时,平衡时2-甲氧基-2-甲基丁烷()物质的量分数最大,故随着的不断增大,2-甲氧基-2-甲基丁烷()物质的量分数的变化趋势是先增大后减小。
3.(24-25·安徽省黄山市·二模)丙烯是一种重要的化工品原料。石油、天然气、页岩气中存在大量的丙烷,由丙烷制丙烯的研究备受关注。回答下列问题:
【直接脱氢法制丙烯】
主反应: ,
主要副反应:
次要副反应:
(1)主反应产物是 (填“熵”或“焓”)驱动产物。
(2)部分反应与(是用压强代替浓度计算的平衡常数)温度变化关系如下图,下列说法错误的是 (填序号)。
a.为提高丙烷转化率,可在恒容条件下适当通入
b.为提高丙烯产率,需寻找选择性优良的催化剂
c.反应结束后,加压降温液化分离丙烷和丙烯,丙烷可循环利用
d.同温反应相同时间生成乙烯的物质的量一定大于丙烯
【氧化脱氢法制丙烯】
(3)丙烷直接脱氢相对较小,反应过程积碳导致催化剂失活,有学者提出可适当加氧化剂,选择不同氧化剂发生下列反应:
宜选择氧气做氧化剂,不选择二氧化硫的原因是 (只需回答二点即可)
(4)利用二氧化碳氧化丙烷制丙烯反应如下:
一步法(无生成):
二步法:,
①计算:
②,某温度下,“二氧化碳氧化丙烷二步法”,向催化剂表面通入物质的量之比为的、,达平衡时测得和体积分数相等,转化率为20%,则该温度下 。
(5)相同体积容器,或条件下,理论模拟,得到“直接脱氢主反应”“二氧化碳氧化丙烷一步法”和“二氧化碳氧化丙烷二步法”中丙烷的平衡转化率与温度的关系如下图。
曲线C表示“丙烷直接脱氢主反应”,则表示“二氧化碳氧化丙烷二步法”的是曲线 (填“A”或“B”),理由是 。
【答案】(1)熵
(2)ad
(3)①乙烷和氧气的反应为放热反应,温度升高利于提高反应速率,即反应的热力学趋势更大;②用氧气不容易产生积碳;③不会涉及等有毒气体的工艺操作要求,相对更安全;
(4) 0.75
(5)A 二氧化碳氧化丙烷二步法中的第二步消耗生成的氢气,促使促使相同条件下正向移动,使得丙烷的平衡转移率增大
【来源】黄山市2024-2025学年高三下学期毕业班质量检测
【解析】(1)主反应为吸热的熵增反应,反应能够自发进行,故主反应产物是熵驱动产物。
(2)a.在恒容条件下适当通入,不影响反应中物质浓度,不影响平衡移动,不能提高丙烷转化率,错误;
b.寻找选择性优良的催化,可提高单位时间内丙烯产量,提高丙烯产率,正确;
c.反应结束后,加压降温液化分离丙烷和丙烯,丙烷可循环利用,提高丙烷的利用率,正确;
d.主反应的明显随温度升高增大的更快,温度不明确,同温反应相同时间生成乙烯的物质的量不一定大于丙烯,错误;
故选ad;
(3)①乙烷和氧气的反应为放热反应,温度升高利于提高反应速率,即反应的热力学趋势更大;②用氧气不容易产生积碳;③不会涉及等有毒气体的工艺操作要求,相对更安全;
(4)①已知:
a:
b:
由盖斯定律,b-a得反应;
②,某温度下,“二氧化碳氧化丙烷二步法”,向催化剂表面通入物质的量之比为的、,假设丙烷、二氧化碳投料分别为1mol、3mol,转化率为20%,则反应0.6mol二氧化碳,
达平衡时测得和体积分数相等,1-a=a-0.6,a=0.8mol,则丙烷、丙烯、氢气、二氧化碳、一氧化碳、水分别为0.2mol、0.8mol、0.2mol、2.4mol、0.6mol、0.6mol,总的物质的量为4.8mol,该温度下为气体分子数不变的反应,则可以用物质的量代替压强, ;
(5)曲线C表示“丙烷直接脱氢主反应”, 二氧化碳氧化丙烷二步法中的第二步消耗生成的氢气,促使促使相同条件下正向移动,使得丙烷的平衡转移率增大,故表示“二氧化碳氧化丙烷二步法”的是曲线A。
4.(24-25·安徽省合肥市·二模)低碳烃在催化剂表面对具有较好的还原作用,由于储量丰富、廉价易得而成为最有前景的选择性脱硝还原剂。已知还原的原理如下:
I. ;
Ⅱ.
(1) 。
(2)恒温下,欲提高的平衡转化率可采用的条件有 (写出两点)。
(3)某温度下,向恒容密闭容器中按充入混合气,发生反应I和Ⅱ,初始压强为,达平衡时的转化率为20%,和的分压相等。
①平衡时水的分压 。
②该温度下反应Ⅱ的分压平衡常数 (保留2位小数)。
(4)为研究废气中少量对还原的催化剂活性和选择性的影响,某实验小组将和混合气体以一定流速通过催化剂发生反应Ⅱ,测得不同温度下和的转化率如图所示(不考虑少量与混合气体的反应及对混合气中各组分分压的影响)。
①550℃时,与不含相比,含有会导致混合气反应时的转化率降低,的转化率升高,原因是 。
②研究发现,对催化剂造成影响的原因是吸附催化活性中心,改变了催化活性物质的种类。结构检测表明反应前催化剂上有明显的活性物种峰,而在含的体系中反应后催化剂上峰值明显降低,并在-550℃时出现了新的物种峰,则还原反应的催化活性中心为 (填或);温度高于600℃时,含对的转化率影响不大的原因可能是 。
【答案】(1)-867
(2)减小压强、分离(或通入更多等合理即可)
(3)16 1.56
(4)使催化剂催化还原的选择性降低 高于600℃时,在催化剂表面的吸附能力减弱,对催化剂造成的影响降低
【来源】安徽省合肥市2025届高三下学期第二次教学质量检测化学试题
【解析】(1)由盖斯定律可得,=( I+Ⅱ),则;
(2)是分子数增多的放热反应,增大的浓度,平衡正反应方向移动,平衡转化率增大;减小压强,平衡向正反应方向移动,平衡转化率增大;分离,平衡向正反应方向移动 ,平衡转化率增大;
(3)某温度下,向恒容密闭容器中按充入混合气,设,,发生反应I和Ⅱ,初始压强为,达平衡时的转化率为20%, ,则由C守恒可得,由反应I和Ⅱ可知,,和的分压相等,即物质的量相等,由N守恒可得,由O守恒可得,,解得,,气体总物质的量为,平衡时的压强为;
①平衡时水的分压;
②该温度下反应Ⅱ的分压平衡常数;
(4)①由于使催化剂催化还原的选择性降低,550℃时,与不含相比,含有会导致混合气反应时的转化率降低,的转化率升高;
②反应前催化剂上有明显的活性物种峰,含体系反应后峰值明显降低,说明是催化活性中心;温度高于600℃时,在催化剂表面的吸附能力减弱,对催化剂造成的影响降低。
5.(24-25·安徽省淮南市·二模)据悉,全球规模最大的乙醇生产装置在淮北启动生产,开创了一条煤炭清洁高效低碳利用的新路线。以煤的气化产物为原料合成无水乙醇的相关反应如下:
反应①:
反应②:
(1)反应的 。
(2)以、、为原料,假设在投料比、压强不变的条件下仅发生反应①、②,平衡时、、、的物质的量分数随温度变化如图所示。回答下列问题:
①图中的曲线B代表的是 。
②当温度高于后,的物质的量分数随温度升高而降低的原因是 。
③的平衡转化率随温度的升高 (填“一直增大”、“一直减小”、“先增大后减小”、或“先减小后增大”)。
(3)一定温度下,向密闭容器中通入、和下发生反应①、②,平衡时CO的转化率为的物质的量为,则 ,反应②的 (保留两位有效数字)。为用物质的量分数表示的平衡常数)
(4)在铜基催化剂表面可将电还原为乙醇等醇类物质,写出在酸性环境下将电还原为乙醇的电极反应方程式 。采用多孔金属有机骨架()合成Cu-BTC-X催化剂,多孔碳外壳基体覆有活性组分,碳化后活性组分均匀分散在多孔中。Cu-BTC-X催化剂较普通Cu颗粒催化剂相比,具有的优点是 。
【答案】(1)
(2)CO 两者均为放热反应,温度升高均逆向移动,而反应①平衡逆向移动的程度大于反应②平衡逆向移动的程度 一直减小
(3)0.2 7.3
(4) 催化剂中活性位点相对均匀分散,这有利于增大其活性面积,从而提高其还原的效率
【来源】安徽省淮南市2024-2025学年高三二模化学试题
【解析】(1)反应可以由反应①加反应②得到,所以;
(2)反应①、②均是放热反应,所以升高温度反应①、②均逆向移动,的平衡转化率一直减小。反应①逆向移动使的物质的量分数降低,反应②逆向移动使的物质的量分数增大,的物质的量分数之前随温度升高而增大,说明升高温度反应②逆向移动的程度大于反应①逆向移动的程度,同时的量也在增大,所以为的物质的量分数变化曲线,此时的量变化不大,为的物质的量分数变化曲线,的物质的量分数之后随温度升高而降低,说明升高温度反应②逆向移动的程度小于反应①逆向移动的程度,此时CO增多;
(3)根据投料和转化率列出三段式:
可知;气体的物质的量共,所以反应②的;
(4)根据元素价态变化和酸性环境可得出电极反应方程式为;催化剂较普通颗粒催化剂活性位点相对分散,有利于提高催化剂与反应物的接触面积,提高催化效率。
6.(24-25·安徽省池州市·二模)为了实现“碳中和”,研究二氧化碳的转化利用和捕集封存,意义重大。回答下列问题:
甲醇是工业上高附加值化学品,利用二氧化碳直接加氢合成甲醇的反应为:
i:
(1)已知甲醇和氢气燃烧反应:
。
(2)向恒压密闭容器中通入的混合气体,测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示。(甲醇时空收率表示一定温度下,单位时间内单位物质的量催化剂表面甲醇的生成量)。
①解释在温度高于210℃后甲醇时空收率下降的原因 。
②若反应温度为223℃,30分钟内,在催化剂表面生成甲醇的质量为 。
(3)研究发现在催化加氢合成甲醇过程中还存在反应:
ii:
一定温度下,将和按物质的量之比充入恒压()容器中,在催化剂作用下发生反应i和ii,测得的平衡转化率及的选择性随温度变化如图所示。(的选择性)
①根据上图推测 (填>、<、=)0。
②180℃时,在催化剂作用下与反应一段时间后,测得的选择性为60%(图中点)。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有 。
A.压缩容器体积 B.使用对反应i催化活性更高的催化剂 C.充入惰性气
③200℃时,反应i平衡常数 (列出计算式)。(是以平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压乘以物质的量分数)
(4)科学家研究一种由阴离子交换树脂-碳纳米管构成的膜分离装置(如图所示),利用原电池原理可以富集空气中的。膜的侧通入含的空气,侧通入;经过反应后,侧所得气体基本不含,转化成了;b侧得到高浓度的。
①写出a侧吸收的电极反应式 。
②该技术可能解决的环境问题是 。
【答案】(1)-51
(2)随温度升高,甲醇时空收率降低的原因可能是催化剂活性降低;随温度升高,可能是放热反应平衡逆向移动,使甲醇平均生成速率降低 1.6
(3)> AB
(4) 减缓温室效应(或其他合理答案)
【来源】安徽省池州市2025届高三下学期教学质量统一监测化学试题
【解析】(1)② ,③ ,将方程式3×③-②得方程式i: =3×△H3-△H2=-51。
(2)①催化剂的化学活性受温度影响,升高温度,平衡向吸热方向移动,随温度升高,甲醇时空收率降低的原因可能是催化剂活性降低,随温度升高,可能是放热反应平衡逆向移动,使甲醇平均生成速率降低,导致在温度高于210℃后甲醇时空收率下降。
②若反应温度为223℃,甲醇时空收率为0.20mol/ (mol·h),30分钟内,在0.5molNi3Ga5催化剂表面生成甲醇的质量为(0.200.50.532)g = 1.6g。
(3)①根据上图知,随着反应的进行,甲醇的选择性逐渐减小,则CO的选择性逐渐增大,升高温度,平衡向吸热方向移动,则反应为吸热反应,所以△H4>0。
②A.压缩容器体积,生成甲醇的反应正向移动,则甲醇的选择性增大,故A正确;
B.催化剂具有选择性,使用对反应i催化活性更高的催化剂,则甲醇的选择性增大,故B正确;
C.充入惰性气体,相当于反应i体系的压强减小,则反应i逆向移动,甲醇的选择性减小,故C错误;
故答案为:AB;
③200℃时,甲醇的选择性是90%,CO2的转化率为30%,设开始时n(CO2)=1mol、n(H2)=3mol,平衡时消耗n(CO2) = 1mol 30% = 0.3mol,生成CH3OH的n(CO2) = 0.3mol 90% = 0.27mol,生成CO的n(CO2) = (0.3- 0.27)mol =0.03mol;
可逆反应i:
可逆反应可逆反应ii:
平衡时n(CO2) = 1mol (1- 30%) = 0.7mol,n(H2) = (3-0.81-0.03)mol =2.16mol,n(CH3OH) = 0.27mol,n (CO) = 0.03mol,n(H2O) = (0.27 + 0.03)mol = 0.3mol,气体总物质的量为(0.7 + 2.16 + 0.27 + 0.03 + 0.3)mol = 3.46mol,,,,,反应i平衡常数为K=。
(4)①a侧O2得电子和CO2、H2O反应生成HCO,电极反应式为;
②b电极上H2失电子和HCO反应生成CO2、H2O,所以该技术可能解决的环境问题是减缓温室效应(或其他合理答案),故答案为:减缓温室效应(或其他合理答案)。
有机推断题题型二
1.(24-25·安徽省池州市·二模)盐酸普环替尼属于第三代靶向药物,其部分合成路线如下(部分反应条件略去):
已知:与均属于六元芳香环化合物。
(1)有机物C中官能团的名称 。
(2)A到B的反应类型为 。
(3)C与D反应的化学反应方程式为 。
(4)G的结构简式为 。
(5)F在一定条件下可转化为(),的化学名称为 ;同分异构体中,同时满足下列条件的有 种(不含X),写出其中核磁共振氢谱峰面积之比为的结构简式 (任写一种)。
①属于六元芳香环化合物 ②环上含有两个取代基
【答案】(1)酯基、碳氯键(或氯原子)
(2)还原反应
(3)
(4)
(5)4-甲基苯胺(对甲基苯胺) 8 、(任选一即可)
【来源】安徽省池州市2025届高三下学期教学质量统一监测化学试题
【分析】
A发生还原反应生成B,B发生取代反应生成C,C和D发生取代反应生成E,由E的结构简式结合D的分子式可以推知D为,E和F发生取代反应生成G,结合G的分子式可以推知G为,G和H发生取代反应,以此解答。
【解析】(1)由C的结构简式可知,有机物C中官能团的名称为酯基、碳氯键(或氯原子)。
(2)由A和B的结构简式可知,羰基转化为羟基,A发生还原反应生成B。
(3)
C和D发生取代反应生成E,C与D反应的化学反应方程式为:。
(4)
由分析可知,G为。
(5)中氨基和甲基位于苯环的对位关系,化学名称为4-甲基苯胺(对甲基苯胺),同分异构体满足条件:①属于六元芳香环化合物;②环上含有两个取代基;若该六元环为,则取代基为-NH2和-CH3,有3种位置关系,若该六元环为,则取代基为2个-CH3,可能为:、、、、、共6种位置关系,同时满足下列条件的有8种(不含X),其中核磁共振氢谱峰面积之比为的结构简式中含有2个对称的甲基,为或。
2.(24-25·安徽省淮南市·二模)吲唑磺菌胺(L)是一种植物杀菌剂,对疫霉菌、霜霉菌等卵菌门真菌引起的病害具有很高的活性,的一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的分子式为 。
(2)C的结构简式为 ;由B生成D的反应类型为 。
(3)G中的官能团名称为 。
(4)由和生成的化学方程式为 。
(5)已知有两种氢原子、一种官能团,的化学名称为 。
(6)J的同分异构体中,同时满足下列条件的共有 种(不考虑立体异构)。
①含有手性碳(连有4个不同的原子或基团的碳为手性碳);②含有苯环、甲基和—CN
(7)I到J的反应分三步进行,过程如下,①、②、③分别为还原反应、加成反应、消去反应,则N的结构简式为 。
【答案】(1)
(2) 取代反应
(3)碳氟键(氟原子)、硝基
(4)+
(5)2,4-戊二酮
(6)10
(7)
【来源】安徽省淮南市2024-2025学年高三二模化学试题
【分析】A在吡啶、条件下反应生成B,B与C在DMF、碳酸钾作用下反应生成D,结合B、D结构简式及C的分子式可知,C为,D与氯气反应生成E;G与H在一定条件下反应生成I,且已知有两种氢原子、一种官能团,再结合I的结构简式和H的分子式可推知H为,F在乙酸、乙酸酐、Pd/H2作用生成J,结合J的分子式和K的结构简式可推知J为,E和J在一定条件下发生取代反应生成K和HCl,据此解答。
【解析】(1)由A的结构简式可知,的分子式为;
(2)由分析可知,的结构简式为;与发生取代反应生成和,则由B生成D的反应类型为取代反应;
(3)根据G结构简式可知,G中含有的官能团名称为碳氟键(氟原子)、硝基;
(4)由分析可知,J为,E和J在一定条件下发生取代反应生成K和HCl,反应的化学方程式为:++HCl;
(5)G与H在一定条件下反应生成I,且已知有两种氢原子、一种官能团,再结合I的结构简式和H的分子式可推知H为,则的化学名称为:2,4-戊二酮;
(6)J为,J的同分异构体同时满足:①含有手性碳(连有4个不同的原子或基团的碳为手性碳);②含有苯环、甲基和-CN,则苯环上可能有1个或2个取代基,即J的同分异构体中,同时满足条件的有:
,共种;
(7)和的结构,I到J的反应分三步进行,且①、②、③分别为还原反应、加成反应、消去反应,即分别是硝基被还原为氨基、酮羰基被加成、醇羟基发生消去反应,则可推知反应的过程为:,所以N的结构简式为。
3.(24-25·安徽省宣城市·二模)可有效应用于靶向药物传递和肿瘤治疗等。下列是合成路线之一(部分反应条件简化或略去):
已知:(i)RXRMgX
(ii)
(iii)
(1)分子的空间结构是 ,的反应类型为 反应。
(2)A→B过程中A断裂了键,而不是键的原因是 。
(3)反应中的作用是 。
(4)I的酸性 的酸性(填“>”或“<”)。
(5)过程中是催化剂,路易斯酸指可以接受电子对的微粒,路易斯碱指提供电子对的微粒,这里体现 的性质(填序号)。a.路易斯酸 b.路易斯碱
反应的方程式为 。
(6)C的同分异构体中,写出满足下列条件的结构简式 (不考虑对映异构体)。
①含有苯环;②属于醇类;③含有手性碳原子;④有5组核磁共振氢谱峰
【答案】(1)三角锥形 取代
(2)Br半径大,C-Br键能小
(3)氧化剂或氧化脱氢(结合氯生成HI)
(4)<
(5)a +HCl
(6)、
【来源】安徽省宣城市2025届高三下学期第二次调研测试(二模)化学试题
【分析】
A发生已知信息i的反应机理得到B为,B和发生已知信息i的反应机理生成C,C和PBr3发生取代反应生成D,D和反应生成E,E发生已知信息ii的反应机理得到F,F和NBS发生取代反应生成G,G和KCN发生取代反应生成H,H酸化后氰基转化为羧基,I为,I和SOCl2发生已知信息iii的反应原理得到J为,以此解答。
【解析】(1)中心原子价层电子对数为3+=4,且含有1个孤电子对,空间构型为三角锥形,由C和D的结构简式可知,的反应类型为取代反应。
(2)Br原子半径大于Cl原子,的键长较长,键能小于,在过程A中更加容易断裂。
(3)E发生已知信息ii的反应机理得到F,由E和F的结构简式可以推知该过程中脱去了H原子,I2的作用是氧化剂或氧化脱氢或结合氯生成HI。
(4)
由分析可知,I为,中碳碳双键与羧基形成共轭体系,增强了羧基中氢离子的解离能力,更加容易电离产生H+,酸性更强,则I的酸性<的酸性。
(5)
中Al原子形成3个Al-Cl键,不含孤电子对,含有空轨道,可以接受电子对,体现路易斯酸的性质,故选a;由分析可知,J为,由J和K的结构简式可知,过程中有HCl生成,化学方程式为: +HCl。
(6)
C的同分异构体满足条件:①含有苯环;②属于醇类,含有-OH;③含有手性碳原子;④有5组核磁共振氢谱峰,说明其中含有5种环境的H原子;若苯环上只有1个取代基为-CCl(OH)CH3,若苯环上有2个取代基为-CH3、-CHClOH,且处于对位的关系,满足条件的同分异构体为:、。
4.(24-25·安徽省合肥市·二模)偶氮染料是一种重要的合成染料,一种偶氮染料G的合成路线如下。
回答下列问题:
(1)A的名称为 。
(2)B的结构简式为 ,B生成C的反应类型为 。
(3)C转化成D的过程中有和另一种气体产生,该过程的化学反应方程式为 。
(4)资料显示,D具有弱酸性。一方面原因是苯环与两个羰基之间存在共轭体系,氮原子上的孤对电子能参与共轭,分散了氮氢键解离后形成的负电荷,使负离子更稳定,增强了酸性;另一方面原因是 。
(5)的同分异构体中,符合下列条件的有 种。写出一种核磁共振氢谱峰面积比为的结构简式 。
a.苯环上只有两个处于对位的取代基 b.含有和两个
(6)请参照上述合成路线,设计以苯为原料制备的合成路线 (其他试剂任选)。
【答案】(1)邻甲基苯甲酸(或2-甲基苯甲酸)
(2) 取代反应
(3) + CO(NH2)2 + CO2↑ + NH3↑;
(4)羰基的吸电子效应使氮原子上的电子云密度降低,增强了氮氢键的极性,氢原子更容易以氢离子的形式电离出去,增强了酸性
(5)7 或;
(6)
【来源】安徽省合肥市2025届高三下学期第二次教学质量检测化学试题
【分析】
已知B的分子式为C8H6O4,结合A与C的结构可推出B为;B发生分子内脱水生成C;C与尿素反应生成D、CO2和NH3;D先发生苯环的硝化反应,之后硝基被还原成氨基;F与发生取代反应生成G和HCl。
【解析】(1)A为邻甲基苯甲酸(2-甲基苯甲酸);
(2)
由分析可知B的结构简式为;B发生自身分子内脱水得到C和H2O,属于取代反应;
(3)
C与尿素反应生成D,由原子守恒可知除生成CO2外,还生成了NH3,故反应的化学方程式为 + CO(NH2)2 + CO2↑ + NH3↑;
(4)D的羰基结构的吸电子效应使得N原子上的电子云密度降低,增大了N-H键的极性,使得N-H键更容易断裂,酸性增强;
(5)
由题可知苯环上的两个取代基有如下7种组合(/-NH2、/-NH2、/-CH2NH2、CH3CH2-/、/-CH3、/-CH3、/-CH3、);其中满足核磁共振氢谱峰面积比为的同分异构体为、;
(6)
依题可参照D→E→F→G的合成过程,具体路线如下:。
5.(24-25·安徽省安庆市·二模)托伐普坦(Tolvaptan)J是一种选择性血管加压素受体抗拮药,可用于血容量扩张,其前体的最新合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的分子式为 ,其化学名称为 。
(2)B到C的反应类型为 。
(3)D转化为E的化学方程式为 。
(4)J中存在的官能团名称为 。
(5)某化合物的分子式为,符合下列条件的同分异构体有 种。
①与具有相同的官能团(,) ②水解产物可以使溶液显紫色
③只有一个甲基 ④不发生银镜反应
其中核磁共振氢谱显示有四组峰(峰面积之比为)的结构简式为 (只写一种)。
(6)的合成路线设计如下:IJ
已知试剂X的化学式为,X的结构简式为 ;试剂的作用是 。
【答案】(1) 邻硝基苯甲酸(或2-硝基苯甲酸)
(2)还原反应
(3)++HBr
(4)(酮)羰基,酰胺基
(5)10种或11种 或或
(6) 还原剂或促进还原反应的发生。
【来源】安徽省安庆市2025届高三下学期3月第二次模拟化学试卷
【分析】A在K2CO3、丙酮存在下与硫酸二甲酯发生取代反应生成B,B在HCl、乙酸乙酯、下将还原为生成C,C与TsCl在py下发生取代反应生成D,D与4-溴丁酸乙酯在DMF下发生取代反应生成E,E在下反应生成环,生成F,F在H2SO4作用下生成H,H经多步反应生成J,据此回答。
【解析】(1)
由的结构简式确定分子式为;根据官能团的位置及名称可得有机物的名称为邻硝基苯甲酸(或2-硝基苯甲酸);
(2)B到C的过程中由转变为,可知到的反应类型为还原反应;
(3)
根据D到E的反应试剂为4-溴丁酸乙酯,确定反应物之一为,生成物中存在,从而可得化学方程式为++HBr;
(4)分析J的结构简式,可得官能团的名称为(酮)羰基,酰胺基;
(5)
由化合物的分子式及限制条件,确定同分异构体存在,两种官能团;水解后有酚羟基,结合只有一个甲基和不发生银镜反应,得到以下10种同分异构体,若考虑对映异构就是11种同分异构体:(含有手性碳原子,共2种)、、、、、、、、、;其中核磁共振氢谱显示有四组峰、且峰面积之比为的结构简式为或或。
(6)
由的化学式及物质的结构简式可确定X的结构简式为;由合成路线中信息可知,H→I将—NO2还原为—NH2,试剂的作用是还原剂或促进还原反应的发生。
6.(24-25·安徽省蚌埠市·二模).药物合成中间体内酰胺F的合成路线如图所示:
回答下列问题:
(1)C中碳原子的杂化方式有 种。
(2)D中含氧官能团的名称为 。
(3)a的结构简式为 。
(4)A→B的反应类型为 ,E→F的化学方程式为 。
(5)化合物B的同分异构体中,同时满足下列条件的有 种。
①含有碳碳三键和氨基;
②能与钠反应产生氢气;
③碳碳三键不与其他官能团直接相连。
其中核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为2:2:2:1的物质的结构简式为 。
(6)参照上述合成路线,设计以为原料,制备的合成路线: (无机试剂及有机溶剂任选)。
【答案】(1)3
(2)酮羰基、酯基
(3)
(4)加成反应 +CH3CH2OH
(5)6 H2NCH2C≡CCH2OH
(6)
【来源】安徽省蚌埠市2025届高三下学期第二次质检化学试题
【分析】
A在催化剂作用下与HCN发生加成反应生成B;B在Al2O3作用下发生消去反应生成C;C与a发生加成反应生成D,比较C、D的结构简式,可确定a为;D与①H2、H+、催化剂、②OH-作用下发生还原反应生成E;E在甲苯、加热回流条件下发生分子内取代反应生成F。
【解析】(1)C中,4个碳原子的最外层都无孤电子对,氰基碳原子形成2个σ键、碳碳双键的碳原子形成3个σ键、甲基碳原子形成4个σ键,杂化方式有sp杂化、sp2杂化、sp3杂化,共3种。
(2)
D为,含氧官能团的名称为:酮羰基、酯基。
(3)
由分析可知,a的结构简式为。
(4)
A→B的反应为+HCN,反应类型为:加成反应,E()→F()时,发生分子内取代反应,同时生成CH3CH2OH,化学方程式为+CH3CH2OH。
(5)
化合物B为,同时满足下列条件:“①含有碳碳三键和氨基;②能与钠反应产生氢气;③碳碳三键不与其他官能团直接相连”的同分异构体中,可能结构简式为HC≡C-CH2-CH(OH)NH2、HC≡C-C(OH)(NH2)-CH3、HC≡C-CH(OH)-CH2NH2、HC≡C-CH(NH2)CH2OH、CH3C≡CCH(OH)NH2、H2NCH2C≡CCH2OH,共有6种。
其中核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为2:2:2:1的物质的结构简式为H2NCH2C≡CCH2OH。
(6)
以为原料,制备时,依据题给流程,应将氧化为,与HCN加成产物再发生加成反应,从而制得目标有机物,所以合成路线:。
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