内容正文:
专题06 反应原理综合题 有机推断题
2大题型概览
题型01 反应原理综合题
题型02 有机推断题
反应原理综合题
题型01
1.(2026·江苏盐城·一模)的捕集与资源化利用具有重要意义。
(1)乙醇胺()溶液作为碱性吸收剂,可高效捕集烟气中的。
①理论上最多吸收。写出溶液吸收生成的离子方程式:_______。
②的沸点为170℃。吸收塔内,烟气和吸收剂的温度超过50℃会造成的吸收率降低,可能原因有_______。
(2)重整制合成气的主要反应如下:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
①反应Ⅱ在_______(选填“高温”、“低温”或“任意温度”)下可以自发进行。
②250℃、下,将一定比例的与混合气匀速通过装有催化剂(活性炭为载体)的反应器。对、的转化率和出口处的影响如图-1所示。时,随增大而减小的可能原因有_______。
(3)电解还原法将转化为的装置如图-2所示。
①写出在阴极转化为的电极反应式:_______。
②Cu能有效抑制析氢,对电解还原制具有高催化活性。中混有会使Cu催化剂中毒(Cu价态不变),原因是在阴极转化为_______(填化学式),沉积在Cu表面。
③一种PFSA聚合物@Cu催化剂结构如图-3所示,其能有效防止造成的Cu催化剂中毒。能将控制在PFSA聚合物表面,其原理是_______。
2.(2026·江苏苏锡常镇四市·一模)化学链燃烧是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新型燃烧技术。以为燃料的化学链燃烧原理示意如图-1所示。在一定温度与压强下,先后交替以一定流速向反应器中通入空气、,循环发生载氧体储氧和供氧反应。
(1)以镧(La)铁氧化物作载氧体供氧时,的氧化反应首先经历了由至的逐步脱氢过程,该反应历程中的相对能量变化如图-2所示(TS表示过渡态;*表示载氧体表面吸附位点,如表示吸附在载氧体表面的)。
①逐步脱氢过程中属于放热反应的共有___________步。
②脱氢反应的决速步骤需要克服的相对能量是___________eV。
(2)铈(Ce)氧化物(Ce是活泼金属,常见正价有、)载氧体具有良好的储氧和供氧能力。铈氧化物用于化学链燃烧时,其晶体结构变化如图-3所示。
如图-3所示的中,___________,离子数目比___________。
(3)以铜氧化物作载氧体,向固定容积的反应器中通入空气[的体积分数为21%],发生载氧体储氧反应。平衡时,随反应温度的变化关系如图-4所示。
①985℃,发生载氧体储氧反应时的平衡转化率___________。
②发生载氧体储氧反应时,温度必须控制在1030℃以下,其原因是___________。
③通入,铜氧化物载氧体在900~1000℃时发生供氧反应。写出该反应的化学方程式:___________。
(4)与直接在空气中燃烧相比,化学链燃烧的优点是___________。
3.(2026·江苏南通中学等校九校联考·一模)将转化为高附加值化学品已成为绿色化学和可持续能源领域的研究热点。
Ⅰ、合成二甲醚
(1)催化加氢合成二甲醚:。估算该反应的,除键能之外,还需要______(填数字)种化学键的键能数据。
(2)电还原制备,电解装置如图所示。
①将铜箔放入煮沸的饱和溶液中反应,可制得薄膜电极作为工作电极。生成的离子方程式为______。
②电解时工作电极上生成的电极反应式为______。
③当玻碳电极收集到标准状况下时,阴极区产生的的质量小于4.6 g,原因可能是______。
Ⅱ、催化加氢制甲醇
(3)在催化剂作用下,加氢制备甲醇的可能机理如图所示。催化剂的活性受接触面积和温度等因素影响。当反应体系的温度上升到时要及时降温。
①中基态Ga原子的电子排布式为______。
②向装有催化剂的反应管中持续通入和(见下图),控制的流速一定,随着通入流速的增加,合成甲醇的速率先加快后减慢的原因可能是______。
③当体系温度达到时需要及时降温的原因是______。
4.(2026·江苏·一模)资源化利用具有重要意义。
(1)利用磷石膏(主要成分为)、氨水和含烟气反应制备高纯碳酸钙流程如下。
①“捕集”过程的化学方程式为___________。
②该过程中需要隔一定的时间取一定量的浆料过滤,检测滤液中的___________(填离子符号)浓度测硫酸钙的转化率。
③将氨水和磷石膏按照一定比例配制成浆液以一定流速通入,在不同温度下进行反应,测得相同时间内磷石膏的转化率随温度变化如图-1所示。30℃后,随着温度升高磷石膏的转化率降低的可能原因是___________。
(2)将和在催化剂作用下转化为,涉及的反应有:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
①反应的=___________(用、表示)。
②若反应Ⅰ为基元反应,其平衡常数与反应温度之间的关系如图-2所示,反应的与活化能(E)的关系为。在答题卡上补充完成图-3所示的该反应过程的能量变化示意图___________。
(3)在催化下和反应合成,可能的反应路径如图-4所示:
①路径Ⅱ中,将换成后所得产物的化学式为___________。
②两种路径中,Rh的作用不同之处是___________。
5.(2026·江苏南通·一模)氢气是一种清洁能源,其制取与储存是氢能源的研究热点。
(1)以镧铁载氧体通过分步反应循环制取合成气(CO,)和,其制备原理如图1所示,转化Ⅰ中可以全部或部分转化为。
①如图1中所示转化的总反应方程式为___________。
②若的物质的量为0.1 mol,转化Ⅰ反应一段时间后镧铁载氧体的晶胞如图2所示,则转化Ⅰ理论上生成___________mol。
③将晶体内的部分用其他金属离子代替得到新载氧体,从而改变载氧体的催化性能。如用ⅡA元素(用R表示)代替后得到(部分Fe元素的化合价大于价),在消耗相同物质的量载氧体的情况下,生成的量___________(填“变多”“变少”或“不变”)。从保持晶体结构稳定性的角度出发,应具有的结构特点是___________。
(2)利用甲苯()和甲基环己烷()的相互转化可以实现氢气的存储与再生。甲基环己烷再生氢气发生的主反应为: ,反应中还有副反应发生。反应过程中含碳物种的变化如图3所示。
①已知键能:、、、。能否根据以上键能估算反应的,如果能则列出算式,如果不能则说明理由:___________。
②一定条件下,1 mol甲基环己烷反应共制得2.98 mol,则同时得到的甲烷的物质的量为___________mol。
③已知甲基环己烷再生氢气反应的平衡常数(K)与温度的关系如图4所示。在压强和反应时间一定的条件下,为获得较高产率的甲苯,需研发___________。
6.(2026·江苏镇江·一模)氢能具有清洁、无污染、用途广泛等优点,肼硼烷()是一种稳定安全的固态高性能储氢材料。
(1)的制备。
肼硼烷可以通过与、冷冻的肼在四氢呋喃(THF)溶剂中反应制得,写出化学反应方程式_______。
(2)制氢。
①在催化剂作用下水解制氢。发生的反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
已知为一种二元弱碱,肼硼烷在催化水解制氢过程中,加入NaOH溶液有利于提高氢气的产率和纯度。其原因可能为_______。
②催化制氢过程中,使用纳米复合材料作催化剂,晶胞中氧空位的形成通常能提高肼硼烷催化制氢效率,得到新的铈氧化物。晶胞结构变化如图-1所示。则_______。(填写最简整数比)
(3)燃料电池。
燃料电池的工作原理如图-2所示。写出极的电极反应式_______。
(4)新型的氮硼储氢材料。
科学家最新合成一种新型的氮硼储氢材料,其制备简便、储氢效果良好。制备这种氮硼储氢材料的反应方程式如下:。该反应中生成物M为含2有个配位键的六元环状结构化合物,写出其结构简式(标出配位键)_______。
7.(2026·江苏常州·一模)水煤气是一种重要的工业气体燃料和化工原料。
(1)在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的和1 mol,发生下列反应生成水煤气:
i. ,
ii. ,
①反应的平衡常数______(用含和的代数式表示)。
②反应平衡时,的转化率为50%,CO的物质的量为0.1 mol。此时,整个体系______(填“吸收”或“放出”)热量______kJ(写出计算过程)。
(2)脱除和利用水煤气中的工艺如图所示:
①写出吸收塔中吸收的离子方程式:______。
②再生塔中通入水蒸气的作用有______。
③利用电化学原理可将电催化还原为CO。研究表明,装置中的AgCl/Ag电极通过电化学还原可在电极上析出Ag纳米颗粒,从而提升还原为CO的选择性。
已知:根据催化剂性质等实验条件的不同,电化学还原过程中会产生多种含碳产物,CO的选择性。
i.在如图所示装置中,电解时阴极发生的电极反应有______(用电极反应式表示)。
ii.装置中的AgCl/Ag电极还能使“转化为CO的反应”比“析氢反应”更具竞争优势,其可能原因有______。
8.(2026·江苏扬州·一模)对CO2的捕获、利用已成为前沿科技竞争的焦点。
(1)直接碳燃料电池能够将固体碳(如煤、生物质炭等)的化学能直接转化为电能,并生成高纯度CO2。其使用Li2CO3-K2CO3等二元共熔碳酸盐作为电解质,工作原理如图1所示。
①在正极,CO2和O2反应生成,电极反应式为___________。
②在负极,固体碳燃料(用C表示)发生一系列反应,其中反应C(s)+CO2(g)2CO(g) ∆H=+172kJ·mol-1,在高温下(>700°C)有利于自发进行的原因是___________。
(2)CO2电还原与氯碱工艺可联产CO、Cl2和KHCO3,其工作原理如图2所示。
①阴极上CO2选择性还原为CO,同时会生成少量H2。一定条件下,阳极产生22.4L(标准状况)Cl2时,阴极生成气体的总质量为26.7g。则该条件下,阴极生成CO的法拉第效率为___________。[法拉第效率=×100%]
②CO2还原为CO的反应在钴卟啉催化剂(简化为Co-N4结构)表面进行,催化循环过程的简化模型如图3所示。若此过程中N元素化合价不变,则Co元素化合价变化的步骤有:___________(填序号)。
(3)通过CO2制备Ca(HCO3)2有潜在价值,但Ca(HCO3)2固体难以从其水溶液中分离。
①研究发现,Ca(HCO3)2固体析出过程中,溶剂的极性会削弱中O-H键的稳定性。为得到Ca(HCO3)2固体,可采取的合理措施为___________。
②采用热重法可分析固体组成。依据图4,可判断所得固体主要是Ca(HCO3)2而不是CaCO3的理由是___________。
9.(2026·江苏南师附中、海门中学、天一中学、海安高级中学联考·一模)的捕集和综合利用是目前科学研究的热点。
I.的捕集
(1)工业上可采用有机胺水溶液或固态胺吸附剂捕集。
①有机胺与反应生成,再失去1个质子后再跟水反应可实现有机胺的再生。写出与水反应实现有机胺再生的离子反应方程式__________。
②一种以SBA分子筛(主要成分为,其结构有利于向孔道内扩散)为载体,负载聚乙烯亚胺(PEI)可制成固态胺吸附剂。
i:吸附剂中氨基的数量和分布直接影响胺效率和的吸附效果。PEI负载量对吸附效果的影响如图-1所示。PEI负载量大于60%时,的吸附量减小的原因是__________。
ii:将SBA分子筛浸渍在溶液中搅拌均匀后,经过烘干、煅烧、负载PEI等步骤可制得孔道较大的固态吸附剂(),其吸附的效率明显提升。写出煅烧时的化学方程式__________。
II.光催化与水反应生成
(2)催化剂表示Ni或Ru)在、光照的条件下进行反应,催化反应的核心过程如图-2所示。研究发现,光诱导电子从转移到M,富电子的M表面可以促进的解离和的活化,从而提高反应效率。已知Ni和Ru的电负性分别为1.91和2.20。金属M应使用__________(Ni或Ru)以提高反应效率。
III.电化学催化还原
(3)一种电催化制备的装置如图-3所示,其左室采用碱性电解溶液;右室采用可渗透和传导离子的固态物质,获得的高纯可直接通入左室进行反应。
①电解时,单程的利用率()的理论上限为__________。
②若右室采用水溶液作为电解液,其缺点为__________。
10.(2026·江苏如皋·一模)乙醇是常见的工业原料,可以合成乙醛、肉桂醛、乙酸乙酯等物质。
(1)乙醇可以由葡萄糖为原料制得,该反应的化学方程式为___________。
(2)乙醇脱氢制乙醛的反应为CH3CH2OH(g)=CH3CHO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1,已知CH3CH2OH、CH3CHO、H2的燃烧热分别为1367 kJ·mol-1、1167 kJ·mol-1、286 kJ·mol-1,则a=___________。
(3)一种电解法制取肉桂醛前驱体的装置原理如题图-1所示。写出电解时阳极区所发生的总反应的方程式:___________。
(4)Cu-ZrO2催化乙醇脱氢制取乙酸乙酯(副产物为乙醛)的机理如题图-2所示。
①在答题纸所示的方框内补充完整X的结构:___________。
②向装有催化剂的反应管中通入乙醇气体,测得乙醇的转化率与乙酸乙酯的选择性与温度的关系如图-3所示。其他条件一定,温度高于260℃,随着温度的升高,乙醇的转化率上升而乙酸乙酯的选择性下降的原因是___________。
③与浓硫酸催化乙酸和乙醇制取乙酸乙酯相比,乙醇脱氢法制乙酸乙酯的优点有__________________________________。
11.(2026·江苏南京师范大学附属中学·一模)研究资源化利用对人类有重要意义。
(1)乙烷脱氢制备乙烯
氧化脱氢的热化学方程式: 。
①若要计算出反应热,需查阅的数据:
ⅰ.查阅水的汽化热:
ⅱ.查阅___________(填化学式)的燃烧热数据。
②几种化学键的键能数据如下,结合键能数据分析该技术的难点___________。
化学键
键能
347.7
413.4
745
③推测催化氧化脱氢反应过程示意图如下,在答题卡上画出方框内中间体的结构___________。
(2)电化学还原
一种碱性电化学还原的原理图如下。在阴极区若每得到1mol电子,同时有也会得到等物质的量的电子,且阴极区电解液的pH几乎保持不变(忽略溶液体积变化)。
①若阴极的还原产物为,则生成的电极反应式为___________。
②结合化学用语,阳极区产生的过程可描述为___________。
③由于难以放电,因此降低了的选择性(),结合题中信息,选择性的理论最大值为___________。
12.(2026·江苏南京外国语学校·一模)空气中含量的控制和资源利用具有重要意义。
(1)(缩写为)溶液可用于捕集燃煤烟气中,转化过程如下。
①室温下,的,,吸收后溶液的,此时主要含碳阴离子为___________(写离子符号)。
②从结构的角度解释水溶液能吸收的理由是___________。
③用苯甲醇(苯甲醇沸点:)溶液替代水溶液可增大吸收容量,同时降低解吸能耗,其原因是___________。
(2)二氧化碳加氢制甲烷是碳循环的重要应用。主要反应有
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
催化加制的反应历程如图1所示。向恒压、密闭容器中通入和,平衡时混合气体中含碳物质(、、)的物质的量随温度的变化如图2所示。
①温度高于后,B的物质的量减小的原因是___________。
②首先在载体表面活化生成,载体表面的将吸附活化为,然后活化的与结合脱水生成活化,用化学语言描述步骤3、4反应过程:___________(吸附在催化剂表面的物质用*标注)。
(3)催化电解吸收和溶液可将转化为有机物。相同条件下,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图3所示。
,,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。
①电解电压为时,阴极由生成的电极反应式为___________。
②电解电压为时,电解生成和的物质的量之比为___________(写出计算过程)。
有机推断题
题型02
1.(2026·江苏盐城·一模)化合物F是合成一种生物碱的中间体,其合成路线如下:
(1)A分子中含氧官能团的名称为_______。
(2)C分子中1号碳的电子云密度比2号碳的_______(填“大”或“小”)。
(3)D→E的反应类型为_______。
(4)E转化为F时还生成另一有机产物,其结构简式为_______。
(5)写出同时满足下列条件的F的一种同分异构体的结构简式:_______。
①含两个苯环,有5种不同化学环境的氢原子,其红外光谱图显示不含键;
②在Cu催化加热下与反应,所得有机产物能被银氨溶液氧化。
(6)写出以、和为原料制备的合成路线流程图_______(无机试剂、有机溶剂和题干中的有机试剂任用,合成路线示例见本题题干)。
2.(2026·江苏苏锡常镇四市·一模)苯烯莫德(G)可用于治疗自身免疫性疾病,其合成路线如下:
(1)A的熔点高于B,其原因是___________。
(2)B→C实现了由___________(填官能团名称)到___________(填官能团名称)的转化。C→D的反应类型是___________。
(3)D→E中D还与发生副反应,生成H和两种产物。H的分子式为,其结构简式为___________。
(4)写出同时满足下列条件的F的一种同分异构体的结构简式:___________。
碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种芳香族化合物。X不能使2%酸性溶液褪色;Y与溶液作用显紫色,但不能与溴水反应。X和Y分子中均含有4种不同化学环境的氢原子。
(5)上述合成路线中设计了官能团的保护,其中步骤___________引入保护基,步骤F→G脱除保护基。
(6)化合物I()是合成树脂的增塑剂。写出以为原料制备化合物I的合成路线流程图___________(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
3.(2026·江苏南通中学等校九校联考·一模)药物G的合成路线如下:
(1)的反应类型为______,B分子中含氧官能团名称为______。
(2)会产生与C互为同分异构体且含四元环的副产物,其结构简式为______。
(3)写出同时满足下列条件的D的一种芳香族同分异构体的结构简式:______。碱性条件下水解,生成氨和X、Y两种羧酸盐。X酸化后分子中碳原子轨道杂化类型相同,有3种不同化学环境的氢原子;Y酸化后分子中含有一个手性碳原子。
(4)可简写为Ms。E中“*”标记的键比D中“*”标记的键更易断裂的原因是______。
(5)已知:(R、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用,合成路线示例见本题题干)
4.(2026·江苏·一模)G是合成治疗肿瘤药物的中间体,其合成路线如下:
(1)A分子中含有的官能团名称为醚键和___________。
(2)B→C中有副产物生成,该副产物的结构简式为___________。
(3)C→D的反应类型为___________;C转化为D时还有一种产物为___________(填结构简式)。
(4)写出同时满足下列条件的E的一种同分异构体的结构简式:___________。
①在NaOH醇溶液中加热有碳碳双键生成
②分子中不同化学环境的氢原子个数比为
③只有一种含氧官能团且能与溶液发生显色反应
(5)已知:①羧基为间位定位基;②,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用,合成路线示例见本题题干)。
5.(2026·江苏南通·一模)化合物G是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)A→B的反应类型为___________,C分子中官能团有___________(填名称)。
(2)若省去“D→E”,D会发生副反应生成。W的结构简式为___________。
(3)写出同时满足下列条件的A的一种同分异构体的结构简式:___________。
①分子中含有苯环,碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种有机物;
②X和Y均含有两种不同化学环境的氢原子。
(4)写出以、为原料制备的合成路线流程图___________[须用和DEAD,无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干]。
6.(2026·江苏镇江·一模)G是合成氟唑菌酰胺的中间体,其合成路线如下:
(1)B分子中含氧官能团名称_______。
(2)C分子的结构简式_______。
(3)的反应类型_______。
(4)D与水在铑催化作用下生成X(),写出同时满足下列条件的X的一种同分异构体的结构简式:_______。
①能发生银镜反应的芳香族化合物;②分子中碳原子杂化轨道类型有3种;③分子中含有3种不同化学环境的氢原子。
(5)写出以为原料制备的合成路线流程图_______(无机试剂、题干中的有机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
7.(2026·江苏常州·一模)G是一种高活性农用杀菌剂,其合成路线如下:
(1)中两个亚甲基的C-H键活性差异较大。请在答题卡的图上用“*”号标记出含活性较大C-H键的亚甲基位置______。
(2)A→B经历“先加成,后消去”的过程。写出发生加成反应所得中间体的结构简式:______。
(3)B→C为可逆反应,属于互变异构平衡。下列说法正确的是______(填序号)。
A.B中形成碳氧双键的所有原子均在同一平面
B.C存在顺反异构体
C.B和C互为构造异构体
D.B和C均含有手性碳原子
(4)D→E的反应类型为______。E分子中含氧官能团名称为醚键、羧基和______。
(5)TEA的结构简式为。F→G中加入TEA是为了结合反应中产生的______(填化学式)。
(6)是治疗实体瘤的药物中间体。写出以和为原料制备该药物中间体的合成路线流程图______(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
8.(2026·江苏扬州·一模)化合物G是合成沙坦类药物的中间体,其部分合成路线如下
(1)A( )中含氧官能团名称为___________;已知A中含氧官能团对电子的吸引能力比碳原子强,则基团1的酸性比基团2的___________(填“强”或“弱”)。
(2)B→C的反应过程中会生成一种酸性氧化物气体,其化学式为___________。
(3)写出同时满足下列条件的D的一种同分异构体的结构简式:___________。
①含有5种不同化学环境的氢原子,苯环上连有-NH2;
②碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种有机物,n(X):n(Y)=3:1,X的相对分子质量为60且能与NaHCO3反应,Y含有苯环且能与FeCl3溶液发生显色反应。
(4)E→F的反应类型为___________反应。
(5)写出以、CH3CH2OH和C(OC2H5)4为原料制备的合成路线流程图___________(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
9.(2026·江苏南师附中、海门中学、天一中学、海安高级中学联考·一模)化合物F是合成某抗病毒药物的中间体,其合成路线如下:
已知:
(1)F分子中的含氧官能团名称为__________。
(2)的反应类型为__________。
(3)中催化加氢时若不加酸,会生成分子式为的副产物,其结构简式为__________。
(4)写出同时满足下列条件的的一种芳香族同分异构体的结构简式:__________。该分子能与溶液发生显色反应,能在一定条件下与甲醛发生缩聚反应,且含有4种不同化学环境的氢原子。
(5)已知:。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用,合成路线流程图示例见本题题干)。
10.(2026·江苏如皋·一模)有机物H可通过如下路线合成得到:
(1)有机物D中含氧官能团的名称为___________。D→E的转化中N(C2H5)3的作用是___________。
(2)C→D的反应分C→X→D二步,C→X为加成反应,X与D互为同分异构体,则X的结构简式为___________。
(3)写出满足下列条件的G的一种同分异构体的结构简式___________。
①含苯环和氰基(-CN),分子中有三种化学环境不同的氢原子;
②碱性条件下水解有二甲基胺生成。
(4)已知:①;
②苯环上连有时,会将新引入的基团连接到间位;苯环上连有-Br时,会将新引入的基团连接到邻位或对位;
③ RUTEU : -NHR(R表示氢或烃基)易被氧化。
以、、为原料合成,写出合成路线流程图___________(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
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专题06 反应原理综合题 有机推断题
反应原理综合题
题型01
1.(1) 在吸收剂中的溶解度下降;部分受热分解产生
(2) 高温 反应Ⅱ速率加快;与催化剂中的活性炭反应生成CO
(3) S 带负电荷的与分子中带部分正电荷的S形成较强的静电作用
2.(1) 三(或3) 1.50
(2) 1.75
(3) 58% 1030℃以上,平衡时体积分数大于通入的空气中体积分数,载氧体无法在空气中发生储氧反应
(4)可通过冷凝处理气体产物捕集高纯度,降低分离与捕集的成本;减少氮氧化物等污染物的排放
3.(1)4
(2) Cu+Cu2++H2OCu2O+2H+ 2CO2+12H++12e- =CH3OCH3+3H2O 部分H+在工作电极得电子被还原成H2,CO2在工作电极发生副反应生成其他含碳产物
(3) [Ar]3d104s24p1 H2流速增加,解离成H+浓度增大,催化剂上形成的氧空位越多,H2流速过快,会带走CO2 温度过高,易产生积碳覆盖在催化剂表面,使催化剂活性下降
4.(1) 或 30℃后,温度升高氨水挥发,的溶解度降低,溶液中的降低
(2)
(3)、、 路径Ⅰ中CO2活化解离成O和CO;路径Ⅱ中将H2活化解离成H
5.(1) 0.1 变多 半径与相当
(2) 不能,甲苯苯环中的碳碳键介于单键和双键之间,不存在纯粹的碳碳双键 0.02 在650-700K下选择性高、催化活性好的催化剂
6.(1)
(2) NaOH溶液提供强碱性环境,可以抑制的正向进行;强碱性环境不利于反应Ⅲ(肼歧化生成氨气)的发生,使更多的参与反应Ⅱ释氢,既提高了氢气的产率,同时又减少副产物的产生,提高了氢气的纯度
(3)
(4)
7.(1) 吸收 31.2 kJ
(2) 提供热量,促进分解;减小气态物质中浓度,促进其逸出 、 AgCl中的氧化性强于电解质中的,优先放电;生成的Ag纳米颗粒可降低还原为CO的活化能,加快该反应的发生
8.(1) 该反应ΔH>0,ΔS>0
(2) 95% I、II
(3) 选择极性小的溶剂(或用乙醇作溶剂) CaCO3固体加热分解只有一次失重阶段(或一个失重台阶),且固体残留率为56%;Ca(HCO3)2固体加热分解会有两次失重阶段(或两个失重台阶),且固体残留率分别为62%、35%,与图示更接近。
9.(1) PEI负载量过高,过度堆积在分子筛表面,氨基不能充分吸附,使得胺效率降低,吸附量减小
(2)Ru
(3) 25% KHCO3会与CO2结合降低其传递效率,且易分解、可能干扰阴极反应
10.(1)
(2)+86
(3)
(4) 或 温度升高能够提高反应速率,从而提高乙醇的转化率,但反应过程中生成的氢气能够将部分和还原为,减少了乙醛的吸附及向乙酸乙酯的转化,乙酸乙酯的产量减少、选择性下降 原料更简单、对设备耐腐蚀性要求不高、操作安全、有高附加值的产生(答案合理即可)
11.(1) 、、CO 中键的键能较高,需要较高能量:乙烷分子中键的键能大于键的键能,难点是选择合适的催化剂在断裂的同时不断裂
(2) 阳极区发生电极反应,阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极,发生反应:,产生(“阳极区发生电极反应”,“阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极”“,,产生”)
12.(1) 中氮原子含有孤电子对,能与氢离子形成配位键,促进的吸收(或答道为胺,有碱性能与反应也可) 在苯甲醇中的溶解度较大,能增大吸收容量,水溶液中水蒸发需要吸收大量的热,苯甲醇沸点高难挥发,降低能耗
(2) 反应Ⅰ的、反应Ⅱ的,后温度升高,反应Ⅱ的平衡右移,反应Ⅰ的平衡左移,反应Ⅱ的正移程度大于反应Ⅰ逆移程度,平衡转化率增大,剩余物质的量减小 活化的与结合,脱去水分子生成,再进一步结合生成和
(3)
有机推断题
题型02
1.(1)羟基、酯基
(2)大
(3)加成反应
(4)
(5)
(6)
2.(1)A分子间存在氢键,而B分子间仅存在范德华力,氢键强于范德华力
(2) 酯基 羟基 氧化反应
(3)
(4)
(5)A→B
(6)
3.(1) 加成反应 酯基
(2)
(3)
(4)E中“*”标记的键所连的基团属于强吸电子基团,O周围的电子云密度更小,键的极性更强,更易断裂
(5)
4.(1)酯基、氨基
(2)
(3) 取代反应
(4)或
(5)
5.(1) 取代反应(水解反应) 羟基、酰胺基
(2)
(3)或
(4)
6.(1)醛基
(2)
(3)加成反应
(4)
(5)
7.(1)
(2)
(3)BC
(4) 取代反应 (酮)羰基
(5)HCl
(6)
8.(1) 羧基、硝基 强
(2)SO2
(3)或
(4)还原
(5)
9.(1)羰基、酰胺基
(2)加成反应
(3)
(4)
(5)
10.(1) 酰胺键 吸收生成的HCl,促进反应的正向进行
(2)
(3)或
(4)
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专题06 反应原理综合题 有机推断题
2大题型概览
题型01 反应原理综合题
题型02 有机推断题
反应原理综合题
题型01
1.(2026·江苏盐城·一模)的捕集与资源化利用具有重要意义。
(1)乙醇胺()溶液作为碱性吸收剂,可高效捕集烟气中的。
①理论上最多吸收。写出溶液吸收生成的离子方程式:_______。
②的沸点为170℃。吸收塔内,烟气和吸收剂的温度超过50℃会造成的吸收率降低,可能原因有_______。
(2)重整制合成气的主要反应如下:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
①反应Ⅱ在_______(选填“高温”、“低温”或“任意温度”)下可以自发进行。
②250℃、下,将一定比例的与混合气匀速通过装有催化剂(活性炭为载体)的反应器。对、的转化率和出口处的影响如图-1所示。时,随增大而减小的可能原因有_______。
(3)电解还原法将转化为的装置如图-2所示。
①写出在阴极转化为的电极反应式:_______。
②Cu能有效抑制析氢,对电解还原制具有高催化活性。中混有会使Cu催化剂中毒(Cu价态不变),原因是在阴极转化为_______(填化学式),沉积在Cu表面。
③一种PFSA聚合物@Cu催化剂结构如图-3所示,其能有效防止造成的Cu催化剂中毒。能将控制在PFSA聚合物表面,其原理是_______。
【答案】(1) 在吸收剂中的溶解度下降;部分受热分解产生
(2) 高温 反应Ⅱ速率加快;与催化剂中的活性炭反应生成CO
(3) S 带负电荷的与分子中带部分正电荷的S形成较强的静电作用
【详解】(1)① 根据题意,最多吸收,即乙醇胺和反应;氨基显碱性,1个氨基结合生成,另一个氨基结合生成的得到,离子方程式为。
② 温度升高,气体溶解度减小,同时受热易分解产生,因此吸收率降低。
(2)① 反应自发进行的条件是;反应Ⅱ,,因此只有高温下才能满足,自发进行。
② 当时,反应Ⅱ速率加快,消耗产物,且过量的可以与催化剂中活性炭反应生成更多CO,因此随比值增大而减小。
(3)① 阴极发生得电子的还原反应,中C为+4价,被还原为中-2价的C,生成1mol 转移12 mol电子,结合电荷、原子守恒配平得到电极反应式为。
② 在阴极被还原,生成固体S单质沉积在Cu表面,占据催化剂活性位点,使催化剂中毒,因此产物为。
③ 本身带负电,与分子中带部分正电荷的S形成较强的静电作用,阻止含硫微粒扩散到内部Cu表面,因此避免Cu中毒。
2.(2026·江苏苏锡常镇四市·一模)化学链燃烧是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新型燃烧技术。以为燃料的化学链燃烧原理示意如图-1所示。在一定温度与压强下,先后交替以一定流速向反应器中通入空气、,循环发生载氧体储氧和供氧反应。
(1)以镧(La)铁氧化物作载氧体供氧时,的氧化反应首先经历了由至的逐步脱氢过程,该反应历程中的相对能量变化如图-2所示(TS表示过渡态;*表示载氧体表面吸附位点,如表示吸附在载氧体表面的)。
①逐步脱氢过程中属于放热反应的共有___________步。
②脱氢反应的决速步骤需要克服的相对能量是___________eV。
(2)铈(Ce)氧化物(Ce是活泼金属,常见正价有、)载氧体具有良好的储氧和供氧能力。铈氧化物用于化学链燃烧时,其晶体结构变化如图-3所示。
如图-3所示的中,___________,离子数目比___________。
(3)以铜氧化物作载氧体,向固定容积的反应器中通入空气[的体积分数为21%],发生载氧体储氧反应。平衡时,随反应温度的变化关系如图-4所示。
①985℃,发生载氧体储氧反应时的平衡转化率___________。
②发生载氧体储氧反应时,温度必须控制在1030℃以下,其原因是___________。
③通入,铜氧化物载氧体在900~1000℃时发生供氧反应。写出该反应的化学方程式:___________。
(4)与直接在空气中燃烧相比,化学链燃烧的优点是___________。
【答案】(1) 三(或3) 1.50
(2) 1.75
(3) 58% 1030℃以上,平衡时体积分数大于通入的空气中体积分数,载氧体无法在空气中发生储氧反应
(4)可通过冷凝处理气体产物捕集高纯度,降低分离与捕集的成本;减少氮氧化物等污染物的排放
【详解】(1)①逐步脱氢过程中,产物相对能量低于反应物的反应为放热反应:、、,共3步放热反应;
②决速步骤为活化能最大的步骤,各步活化能分别为:为,为,为,为,最大活化能为;
(2)晶胞中数目为,数目为;晶胞中存在1个氧空位,数目为,则,解得;设数目为,数目为,由化合价守恒得,且,联立解得,,故离子数目比;
(3)①设初始空气体积为,体积为,等体积为;平衡时体积分数为,设反应的体积为,则,解得,平衡转化率;
②以上,平衡时体积分数大于通入空气中体积分数(),载氧体无法在空气中发生储氧反应,故温度必须控制在以下;
③供氧反应中与在下反应生成、和,化学方程式为;
(4)与直接在空气中燃烧相比,化学链燃烧不与直接接触,可减少氮氧化物等污染物排放;产物为高纯度和,可通过冷凝处理捕集高纯,降低分离与捕集成本。
3.(2026·江苏南通中学等校九校联考·一模)将转化为高附加值化学品已成为绿色化学和可持续能源领域的研究热点。
Ⅰ、合成二甲醚
(1)催化加氢合成二甲醚:。估算该反应的,除键能之外,还需要______(填数字)种化学键的键能数据。
(2)电还原制备,电解装置如图所示。
①将铜箔放入煮沸的饱和溶液中反应,可制得薄膜电极作为工作电极。生成的离子方程式为______。
②电解时工作电极上生成的电极反应式为______。
③当玻碳电极收集到标准状况下时,阴极区产生的的质量小于4.6 g,原因可能是______。
Ⅱ、催化加氢制甲醇
(3)在催化剂作用下,加氢制备甲醇的可能机理如图所示。催化剂的活性受接触面积和温度等因素影响。当反应体系的温度上升到时要及时降温。
①中基态Ga原子的电子排布式为______。
②向装有催化剂的反应管中持续通入和(见下图),控制的流速一定,随着通入流速的增加,合成甲醇的速率先加快后减慢的原因可能是______。
③当体系温度达到时需要及时降温的原因是______。
【答案】(1)4
(2) Cu+Cu2++H2OCu2O+2H+ 2CO2+12H++12e- =CH3OCH3+3H2O 部分H+在工作电极得电子被还原成H2,CO2在工作电极发生副反应生成其他含碳产物
(3) [Ar]3d104s24p1 H2流速增加,解离成H+浓度增大,催化剂上形成的氧空位越多,H2流速过快,会带走CO2 温度过高,易产生积碳覆盖在催化剂表面,使催化剂活性下降
【详解】(1)根据反应,反应物CO2的结构式为O=C=O、H2的结构式是H-H、H2O的结构式是H-O-H以及CH3OCH3,由此推得除C=O键外,还需要4种化学键的数据去计算该反应的,分别是E(H-H)、E(C-O)、E(C-H)、E(O-H);
(2)①将铜箔放入煮沸的饱和溶液中反应,可制得薄膜电极,离子方程式为Cu+Cu2++H2OCu2O+2H+;
②电解时工作电极上CO2发生还原反应生成,电解质为酸性介质,电极反应式为2CO2+12H++12e- =CH3OCH3+3H2O;
③当玻碳电极收集到标准状况下时,阴极区产生的的质量小于4.6 g,原因可能是部分H+在工作电极得电子被还原成H2,CO2在工作电极发生副反应生成其他含碳产物;
(3)①Ga为31号元素,基态Ga原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1;
②根据机理可知,控制CO2流速一定,随着H₂流速增加,反应物H₂浓度增大,反应速率加快;但H2流速过快,会带走CO2,导致CO2浓度降低,从而使反应速率减慢;
③当体系温度达到时需要及时降温的原因是温度过高,易产生积碳覆盖在催化剂表面,使催化剂活性下降。
4.(2026·江苏·一模)资源化利用具有重要意义。
(1)利用磷石膏(主要成分为)、氨水和含烟气反应制备高纯碳酸钙流程如下。
①“捕集”过程的化学方程式为___________。
②该过程中需要隔一定的时间取一定量的浆料过滤,检测滤液中的___________(填离子符号)浓度测硫酸钙的转化率。
③将氨水和磷石膏按照一定比例配制成浆液以一定流速通入,在不同温度下进行反应,测得相同时间内磷石膏的转化率随温度变化如图-1所示。30℃后,随着温度升高磷石膏的转化率降低的可能原因是___________。
(2)将和在催化剂作用下转化为,涉及的反应有:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
①反应的=___________(用、表示)。
②若反应Ⅰ为基元反应,其平衡常数与反应温度之间的关系如图-2所示,反应的与活化能(E)的关系为。在答题卡上补充完成图-3所示的该反应过程的能量变化示意图___________。
(3)在催化下和反应合成,可能的反应路径如图-4所示:
①路径Ⅱ中,将换成后所得产物的化学式为___________。
②两种路径中,Rh的作用不同之处是___________。
【答案】(1) 或 30℃后,温度升高氨水挥发,的溶解度降低,溶液中的降低
(2)
(3) 、、 路径Ⅰ中CO2活化解离成O和CO;路径Ⅱ中将H2活化解离成H
【详解】(1)①氨水可以和烟气中的反应,生成。和反应,将转化为更难溶的,所以捕集过程的方程式为或。
②中钙离子转化为,进入滤液中,因此可检测滤液中的浓度测硫酸钙的转化率。
③30℃后,温度升高氨水挥发,的溶解度降低,使得溶液中的降低,导致磷石膏的转化率降低。
(2)①根据盖斯定律,该反应式可由反应Ⅰ和反应Ⅱ相减得到,所以。
②由图可知,随温度的升高,反应Ⅰ的平衡常数减小,说明升温平衡逆向移动,反应Ⅰ为放热反应。又因为,,所以生成物总能量应在a以下,该反应过程的能量变化示意图为。
(3)①根据反应路径图可知,路径Ⅱ中,生成的氢元素全部来自于氢气,而反应生成的一部分水,氢原子不完全来自于氢气,而是来自催化剂本身的羟基,所以将换成产物为:、、。
②由图可知,路径Ⅰ中CO2活化解离成O和CO;路径Ⅱ中将H2活化解离成H。
5.(2026·江苏南通·一模)氢气是一种清洁能源,其制取与储存是氢能源的研究热点。
(1)以镧铁载氧体通过分步反应循环制取合成气(CO,)和,其制备原理如图1所示,转化Ⅰ中可以全部或部分转化为。
①如图1中所示转化的总反应方程式为___________。
②若的物质的量为0.1 mol,转化Ⅰ反应一段时间后镧铁载氧体的晶胞如图2所示,则转化Ⅰ理论上生成___________mol。
③将晶体内的部分用其他金属离子代替得到新载氧体,从而改变载氧体的催化性能。如用ⅡA元素(用R表示)代替后得到(部分Fe元素的化合价大于价),在消耗相同物质的量载氧体的情况下,生成的量___________(填“变多”“变少”或“不变”)。从保持晶体结构稳定性的角度出发,应具有的结构特点是___________。
(2)利用甲苯()和甲基环己烷()的相互转化可以实现氢气的存储与再生。甲基环己烷再生氢气发生的主反应为: ,反应中还有副反应发生。反应过程中含碳物种的变化如图3所示。
①已知键能:、、、。能否根据以上键能估算反应的,如果能则列出算式,如果不能则说明理由:___________。
②一定条件下,1 mol甲基环己烷反应共制得2.98 mol,则同时得到的甲烷的物质的量为___________mol。
③已知甲基环己烷再生氢气反应的平衡常数(K)与温度的关系如图4所示。在压强和反应时间一定的条件下,为获得较高产率的甲苯,需研发___________。
【答案】(1) 0.1 变多 半径与相当
(2) 不能,甲苯苯环中的碳碳键介于单键和双键之间,不存在纯粹的碳碳双键 0.02 在650-700K下选择性高、催化活性好的催化剂
【详解】(1)①由图可知,反应物为和,生成物为和,总反应为;
②的晶胞图中包含(位于晶胞顶点,共个)、或(位于晶胞内部,共1个)和(有5个位于面心,共个),的在转化过程中脱去了的用于生成,同时中的H被还原为,生成的物质的量为的2倍,即生成;
③用ⅡA族元素替代部分后,部分Fe元素的化合价大于价,转化Ⅰ中铁可获得更多电子,生成的量变多;为保持晶体结构稳定,应具有与相当的离子半径;
(2)①甲苯苯环中的碳碳键介于单键和双键之间,是一种独特的键,不存在纯粹的碳碳双键,因此无法根据以上键能估算反应的;
②若不考虑副反应, 甲基环己烷可得,甲苯生成苯和甲烷需消耗,甲苯转化为苯和二甲苯不消耗也不生成,设有甲苯发生生成甲烷的副反应,则该副反应消耗氢气,生成甲烷,故有,即,对应生成甲烷;
③由图可知,lgK随温度升高而增大,则甲基环己烷生成氢气的反应是吸热反应,升高温度平衡右移,有利提高甲苯产率。同时温度高于700K时,平衡常数K>105,反应基本完全,但温度过高,副反应也随之增多,甲苯的产率下降。温度在650-700 K时,反应的平衡常数已较高,可获得较好的产率,则在压强和反应时间一定的条件下,需要研发在650-700 K下活性高、选择性好的催化剂,促进主反应的同时减少副反应的发生。
6.(2026·江苏镇江·一模)氢能具有清洁、无污染、用途广泛等优点,肼硼烷()是一种稳定安全的固态高性能储氢材料。
(1)的制备。
肼硼烷可以通过与、冷冻的肼在四氢呋喃(THF)溶剂中反应制得,写出化学反应方程式_______。
(2)制氢。
①在催化剂作用下水解制氢。发生的反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
已知为一种二元弱碱,肼硼烷在催化水解制氢过程中,加入NaOH溶液有利于提高氢气的产率和纯度。其原因可能为_______。
②催化制氢过程中,使用纳米复合材料作催化剂,晶胞中氧空位的形成通常能提高肼硼烷催化制氢效率,得到新的铈氧化物。晶胞结构变化如图-1所示。则_______。(填写最简整数比)
(3)燃料电池。
燃料电池的工作原理如图-2所示。写出极的电极反应式_______。
(4)新型的氮硼储氢材料。
科学家最新合成一种新型的氮硼储氢材料,其制备简便、储氢效果良好。制备这种氮硼储氢材料的反应方程式如下:。该反应中生成物M为含2有个配位键的六元环状结构化合物,写出其结构简式(标出配位键)_______。
【答案】(1)
(2) NaOH溶液提供强碱性环境,可以抑制的正向进行;强碱性环境不利于反应Ⅲ(肼歧化生成氨气)的发生,使更多的参与反应Ⅱ释氢,既提高了氢气的产率,同时又减少副产物的产生,提高了氢气的纯度
(3)
(4)
【详解】(1)反应物为、和,溶剂为四氢呋喃,该反应中与水解产生的结合生成沉淀,故该化学反应方程式为。
(2)①加入 提供强碱性环境,既不利于反应 III 的进行(酸性或中性易发生歧化),从而减少 的生成,提高氢气纯度,即抑制副反应发生;又因反应 I 中涉及水的参与,强碱性环境可能有助于打破平衡,或者促进部分的水解,从而提高氢气产率,即促进主反应,
②根据图示,晶胞中原子位于顶点和面心,数目为,原子位于内部,数目为 8;失O后形成氧空位,得到,此时原子位于内部,数目为 7,原子数目为,且总的Ce原子数仍为4个,既,又因化合物满足电荷守恒可得, ,故,且,既。
(3)a极输入,输出和,说明 a 极发生氧化反应,是负极;中N为−2价,产物中N为0价,失去;在碱性环境中通常转化为 ,则极的电极反应式为。
(4)反应中生成物M为含2个配位键的六元环状结构化合物,配位键用“→”表示,由提供孤电子对的原子指向中心离子,故其结构简式为 。
7.(2026·江苏常州·一模)水煤气是一种重要的工业气体燃料和化工原料。
(1)在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的和1 mol,发生下列反应生成水煤气:
i. ,
ii. ,
①反应的平衡常数______(用含和的代数式表示)。
②反应平衡时,的转化率为50%,CO的物质的量为0.1 mol。此时,整个体系______(填“吸收”或“放出”)热量______kJ(写出计算过程)。
(2)脱除和利用水煤气中的工艺如图所示:
①写出吸收塔中吸收的离子方程式:______。
②再生塔中通入水蒸气的作用有______。
③利用电化学原理可将电催化还原为CO。研究表明,装置中的AgCl/Ag电极通过电化学还原可在电极上析出Ag纳米颗粒,从而提升还原为CO的选择性。
已知:根据催化剂性质等实验条件的不同,电化学还原过程中会产生多种含碳产物,CO的选择性。
i.在如图所示装置中,电解时阴极发生的电极反应有______(用电极反应式表示)。
ii.装置中的AgCl/Ag电极还能使“转化为CO的反应”比“析氢反应”更具竞争优势,其可能原因有______。
【答案】(1) 吸收 31.2 kJ
(2) 提供热量,促进分解;减小气态物质中浓度,促进其逸出 、 AgCl中的氧化性强于电解质中的,优先放电;生成的Ag纳米颗粒可降低还原为CO的活化能,加快该反应的发生
【分析】吸收塔中离子方程式吸收生成,再生塔中分解生成逸出,进入右侧电解池中,电解池中AgCl/Ag电极反应为被还原为,得电子为电解池的阴极。
【详解】(1)①根据盖斯定律,总反应等于i+ii,当两反应方程式相加,平衡常数应相乘,最终得到总反应的平衡常数,所以反应的平衡常数 ;
②转化率50%:消耗,CO物质的量:设反应i消耗,生成x mol CO和x mol,反应ii消耗,消耗,生成和,平衡时CO的物质的量:,热量计算:反应i吸热:,反应ii放热:,总吸热:;
(2)①吸收塔中离子方程式吸收生成:;
②因为再生塔中分解需吸热,再生塔中水蒸气可以提供热量,促进分解,也可以减小气态物质中浓度,促进其逸出;
③电化学还原为,阴极得电子:,同时AgCl/Ag电极析出Ag:;
④装置中的AgCl/Ag电极还能使“转化为CO的反应”比“析氢反应”更具竞争优势,其可能原因有AgCl中的氧化性强于电解质中的,优先放电;生成的Ag纳米颗粒可降低还原为CO的活化能,加快该反应的发生。
8.(2026·江苏扬州·一模)对CO2的捕获、利用已成为前沿科技竞争的焦点。
(1)直接碳燃料电池能够将固体碳(如煤、生物质炭等)的化学能直接转化为电能,并生成高纯度CO2。其使用Li2CO3-K2CO3等二元共熔碳酸盐作为电解质,工作原理如图1所示。
①在正极,CO2和O2反应生成,电极反应式为___________。
②在负极,固体碳燃料(用C表示)发生一系列反应,其中反应C(s)+CO2(g)2CO(g) ∆H=+172kJ·mol-1,在高温下(>700°C)有利于自发进行的原因是___________。
(2)CO2电还原与氯碱工艺可联产CO、Cl2和KHCO3,其工作原理如图2所示。
①阴极上CO2选择性还原为CO,同时会生成少量H2。一定条件下,阳极产生22.4L(标准状况)Cl2时,阴极生成气体的总质量为26.7g。则该条件下,阴极生成CO的法拉第效率为___________。[法拉第效率=×100%]
②CO2还原为CO的反应在钴卟啉催化剂(简化为Co-N4结构)表面进行,催化循环过程的简化模型如图3所示。若此过程中N元素化合价不变,则Co元素化合价变化的步骤有:___________(填序号)。
(3)通过CO2制备Ca(HCO3)2有潜在价值,但Ca(HCO3)2固体难以从其水溶液中分离。
①研究发现,Ca(HCO3)2固体析出过程中,溶剂的极性会削弱中O-H键的稳定性。为得到Ca(HCO3)2固体,可采取的合理措施为___________。
②采用热重法可分析固体组成。依据图4,可判断所得固体主要是Ca(HCO3)2而不是CaCO3的理由是___________。
【答案】(1) 该反应ΔH>0,ΔS>0
(2) 95% I、II
(3) 选择极性小的溶剂(或用乙醇作溶剂) CaCO3固体加热分解只有一次失重阶段(或一个失重台阶),且固体残留率为56%;Ca(HCO3)2固体加热分解会有两次失重阶段(或两个失重台阶),且固体残留率分别为62%、35%,与图示更接近。
【详解】(1)①正极发生还原反应,氧气被还原,同时生成,故答案为:;
②该反应气体分子数增大,ΔS>0,且ΔH>0,要使ΔH-TΔS<0,则反应应该在高温时利于自发进行;
(2)①阳极生成1 mol,转移2 mol电子,设生成CO x mol,生成 y mol,则根据电子守恒和质量守恒:
;,解得x=0.95 mol,y =0.05 mol,根据法拉第效率的定义,法拉第效率=×100%=;
②由图可知,过程中N元素化合价不变,则I反应Co从+2变到+1价,II反应Co由+1变到+2价,后各步骤不涉及Co化合价变化,故答案为:I、II;
(3)①研究发现,Ca(HCO3)2固体析出过程中,溶剂的极性会削弱中O-H键的稳定性,故需要采用极性较小的溶剂,得到Ca(HCO3)2固体;
②CaCO3固体加热分解,只涉及到失去,只有一次失重阶段(或一个失重台阶),质量变化:100 g→56 g,固体残留率为56%;Ca(HCO3)2固体加热分解,会失去和,会有两次失重阶段(或两个失重台阶),且固体残留率分别为62%(162 g→100 g)、35%(162 g→56 g),与图示更接近。
9.(2026·江苏南师附中、海门中学、天一中学、海安高级中学联考·一模)的捕集和综合利用是目前科学研究的热点。
I.的捕集
(1)工业上可采用有机胺水溶液或固态胺吸附剂捕集。
①有机胺与反应生成,再失去1个质子后再跟水反应可实现有机胺的再生。写出与水反应实现有机胺再生的离子反应方程式__________。
②一种以SBA分子筛(主要成分为,其结构有利于向孔道内扩散)为载体,负载聚乙烯亚胺(PEI)可制成固态胺吸附剂。
i:吸附剂中氨基的数量和分布直接影响胺效率和的吸附效果。PEI负载量对吸附效果的影响如图-1所示。PEI负载量大于60%时,的吸附量减小的原因是__________。
ii:将SBA分子筛浸渍在溶液中搅拌均匀后,经过烘干、煅烧、负载PEI等步骤可制得孔道较大的固态吸附剂(),其吸附的效率明显提升。写出煅烧时的化学方程式__________。
II.光催化与水反应生成
(2)催化剂表示Ni或Ru)在、光照的条件下进行反应,催化反应的核心过程如图-2所示。研究发现,光诱导电子从转移到M,富电子的M表面可以促进的解离和的活化,从而提高反应效率。已知Ni和Ru的电负性分别为1.91和2.20。金属M应使用__________(Ni或Ru)以提高反应效率。
III.电化学催化还原
(3)一种电催化制备的装置如图-3所示,其左室采用碱性电解溶液;右室采用可渗透和传导离子的固态物质,获得的高纯可直接通入左室进行反应。
①电解时,单程的利用率()的理论上限为__________。
②若右室采用水溶液作为电解液,其缺点为__________。
【答案】(1) PEI负载量过高,过度堆积在分子筛表面,氨基不能充分吸附,使得胺效率降低,吸附量减小
(2)Ru
(3) 25% KHCO3会与CO2结合降低其传递效率,且易分解、可能干扰阴极反应
【详解】(1)有机胺再生时,失去1个质子后与水反应,离子方程式为;PEI负载量大于60%时,过量的PEI堵塞了SBA分子筛的孔道,使CO2难以扩散进入孔内,同时胺的分布过于密集,胺效率降低,导致CO2吸附量减小;SBA的主要成分SiO2与K2CO3在550℃煅烧时反应,化学方程式为;
(2)光诱导电子从TiO2(Ti电负性约1.5)转移到M,需M的电负性大于Ti;Ni电负性为1.91,Ru电负性为2.20,Ru的电负性更大,更易接受电子,促进H2解离与CO2活化,故选择Ru;
(3)阴极反应:2CO2+12e-+8H2O=C2H4+12OH-,12 mol OH-与6 mol CO2生成6 mol, 单程总消耗CO2为2+6=8 mol,转化为C2H4的为2mol,利用率为100%= 25%;KHCO3水溶液中存在,会与氢离子结合生成CO2,同时可能通过阴离子交换膜进入左室,干扰阴极反应,且KHCO3易分解,导致电解质稳定性差。
10.(2026·江苏如皋·一模)乙醇是常见的工业原料,可以合成乙醛、肉桂醛、乙酸乙酯等物质。
(1)乙醇可以由葡萄糖为原料制得,该反应的化学方程式为___________。
(2)乙醇脱氢制乙醛的反应为CH3CH2OH(g)=CH3CHO(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1,已知CH3CH2OH、CH3CHO、H2的燃烧热分别为1367 kJ·mol-1、1167 kJ·mol-1、286 kJ·mol-1,则a=___________。
(3)一种电解法制取肉桂醛前驱体的装置原理如题图-1所示。写出电解时阳极区所发生的总反应的方程式:___________。
(4)Cu-ZrO2催化乙醇脱氢制取乙酸乙酯(副产物为乙醛)的机理如题图-2所示。
①在答题纸所示的方框内补充完整X的结构:___________。
②向装有催化剂的反应管中通入乙醇气体,测得乙醇的转化率与乙酸乙酯的选择性与温度的关系如图-3所示。其他条件一定,温度高于260℃,随着温度的升高,乙醇的转化率上升而乙酸乙酯的选择性下降的原因是___________。
③与浓硫酸催化乙酸和乙醇制取乙酸乙酯相比,乙醇脱氢法制乙酸乙酯的优点有__________________________________。
【答案】(1)
(2)+86
(3)
(4) 或 温度升高能够提高反应速率,从而提高乙醇的转化率,但反应过程中生成的氢气能够将部分和还原为,减少了乙醛的吸附及向乙酸乙酯的转化,乙酸乙酯的产量减少、选择性下降 原料更简单、对设备耐腐蚀性要求不高、操作安全、有高附加值的产生(答案合理即可)
【详解】(1)葡萄糖在酶的催化下分解生成乙醇和二氧化碳,反应的化学方程式为;
(2)由已知信息可得乙醇、乙醛、氢气燃烧的热化学方程式分别为①、②、③,根据盖斯定律,反应①-②-③可得,则;
(3)
由图可知,电极B上转化为,氮元素化合价由+5价降为-3价,发生还原反应,则电极B为阴极,电极A为阳极,发生的反应有苯甲醇被氧化成苯甲醛()、乙醇被氧化成乙醛(),苯甲醛和乙醛反应生成,所以,阳极区发生的总共反应的化学方程式为;
(4)
①比较,根据元素守恒可知X上脱氢生成碳氧双键,所以可以推出X的结构为或;
②温度升高能够提高反应速率,从而提高乙醇的转化率,但反应过程中生成的氢气能够将部分和还原为,减少了乙醛的吸附及向乙酸乙酯的转化,乙酸乙酯的产量减少、选择性下降;
③与浓硫酸催化乙酸和乙醇制乙酸乙酯相比,乙醇脱氢法制乙酸乙酯具有原料更简单、对设备耐腐蚀性要求不高、操作安全、有高附加值的产生等优点。
11.(2026·江苏南京师范大学附属中学·一模)研究资源化利用对人类有重要意义。
(1)乙烷脱氢制备乙烯
氧化脱氢的热化学方程式: 。
①若要计算出反应热,需查阅的数据:
ⅰ.查阅水的汽化热:
ⅱ.查阅___________(填化学式)的燃烧热数据。
②几种化学键的键能数据如下,结合键能数据分析该技术的难点___________。
化学键
键能
347.7
413.4
745
③推测催化氧化脱氢反应过程示意图如下,在答题卡上画出方框内中间体的结构___________。
(2)电化学还原
一种碱性电化学还原的原理图如下。在阴极区若每得到1mol电子,同时有也会得到等物质的量的电子,且阴极区电解液的pH几乎保持不变(忽略溶液体积变化)。
①若阴极的还原产物为,则生成的电极反应式为___________。
②结合化学用语,阳极区产生的过程可描述为___________。
③由于难以放电,因此降低了的选择性(),结合题中信息,选择性的理论最大值为___________。
【答案】(1) 、、CO 中键的键能较高,需要较高能量:乙烷分子中键的键能大于键的键能,难点是选择合适的催化剂在断裂的同时不断裂
(2) 阳极区发生电极反应,阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极,发生反应:,产生(“阳极区发生电极反应”,“阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极”“,,产生”)
【详解】(1)①由乙烷与二氧化碳反应生成乙烯和气态水可知,计算二氧化碳氧化乙烷脱氢反应的反应热时,需查阅资料获取的数据为C2H6、C2H4、CO的燃烧热和液态水转化为气态水的反应热;
②由表格数据可知,二氧化碳氧化乙烷脱氢反应的挑战是二氧化碳分子中碳氧双键的键能较高,破坏共价键需要较高的能量;乙烷分子中键的键能大于键的键能,所以反应的难点是选择合适的催化剂使反应中碳氢键优先活化断裂而碳碳键不断裂的条件下形成碳碳双键;
③由原子个数守恒可知,与乙烷反应生成;
(2)①若阴极的还原产物为,则生成的电极反应式为;
②电极Ⅰ为阳极,阳极区产生的过程可描述为:阳极区发生电极反应,阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极,发生反应:,产生(“阳极区发生电极反应”,“阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极” ,“ ,产生”);
③阴极生成碳酸根离子,发生反应为二氧化碳和氢氧根离子生成碳酸根离子和水:;在阴极区若每得到1mol电子,同时有也会得到等物质的量的电子,若生成1mol,消耗1mol得6mol电子,生成6molOH-,也会得到6mol电子,生成6mol OH-,共12mol OH-,发生反应,消耗6mol,阴极共消耗7mol,根据选择性公式,的理论最大值为。
12.(2026·江苏南京外国语学校·一模)空气中含量的控制和资源利用具有重要意义。
(1)(缩写为)溶液可用于捕集燃煤烟气中,转化过程如下。
①室温下,的,,吸收后溶液的,此时主要含碳阴离子为___________(写离子符号)。
②从结构的角度解释水溶液能吸收的理由是___________。
③用苯甲醇(苯甲醇沸点:)溶液替代水溶液可增大吸收容量,同时降低解吸能耗,其原因是___________。
(2)二氧化碳加氢制甲烷是碳循环的重要应用。主要反应有
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
催化加制的反应历程如图1所示。向恒压、密闭容器中通入和,平衡时混合气体中含碳物质(、、)的物质的量随温度的变化如图2所示。
①温度高于后,B的物质的量减小的原因是___________。
②首先在载体表面活化生成,载体表面的将吸附活化为,然后活化的与结合脱水生成活化,用化学语言描述步骤3、4反应过程:___________(吸附在催化剂表面的物质用*标注)。
(3)催化电解吸收和溶液可将转化为有机物。相同条件下,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图3所示。
,,n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。
①电解电压为时,阴极由生成的电极反应式为___________。
②电解电压为时,电解生成和的物质的量之比为___________(写出计算过程)。
【答案】(1) 中氮原子含有孤电子对,能与氢离子形成配位键,促进的吸收(或答道为胺,有碱性能与反应也可) 在苯甲醇中的溶解度较大,能增大吸收容量,水溶液中水蒸发需要吸收大量的热,苯甲醇沸点高难挥发,降低能耗
(2) 反应Ⅰ的、反应Ⅱ的,后温度升高,反应Ⅱ的平衡右移,反应Ⅰ的平衡左移,反应Ⅱ的正移程度大于反应Ⅰ逆移程度,平衡转化率增大,剩余物质的量减小 活化的与结合,脱去水分子生成,再进一步结合生成和
(3)
【详解】(1)①溶液的,根据的,,=,此时主要含碳阴离子为。
②从结构的角度解释水溶液能吸收的理由是中氮原子含有孤电子对,能与氢离子形成配位键,促进的吸收(或答道为胺,有碱性能与反应也可)。
③用苯甲醇(苯甲醇沸点:)溶液替代水溶液可增大吸收容量,同时降低解吸能耗,其原因是在苯甲醇中的溶解度较大,能增大吸收容量,水溶液中水蒸发需要吸收大量的热,苯甲醇沸点高难挥发,降低能耗。
(2)①温度高于后,B的物质的量减小的原因是反应Ⅰ的、反应Ⅱ的,后温度升高,反应Ⅱ的平衡右移,反应Ⅰ的平衡左移,反应Ⅱ的正移程度大于反应Ⅰ逆移程度,平衡转化率增大,剩余物质的量减小;
②由题干反应历程图可知,步骤3、4反应过程可用化学语言描述为:活化的与结合,脱去水分子生成,再进一步结合生成和,
(3)①“电解”电压为,在质子交换膜电解池中进行,阴极得电子,由生成的电极反应式为;
②电解电压为时,由题干图像信息可知,CH4和的法拉第效率分别为30%、8%,生成转移电子;生成转移电子,,。
有机推断题
题型02
1.(2026·江苏盐城·一模)化合物F是合成一种生物碱的中间体,其合成路线如下:
(1)A分子中含氧官能团的名称为_______。
(2)C分子中1号碳的电子云密度比2号碳的_______(填“大”或“小”)。
(3)D→E的反应类型为_______。
(4)E转化为F时还生成另一有机产物,其结构简式为_______。
(5)写出同时满足下列条件的F的一种同分异构体的结构简式:_______。
①含两个苯环,有5种不同化学环境的氢原子,其红外光谱图显示不含键;
②在Cu催化加热下与反应,所得有机产物能被银氨溶液氧化。
(6)写出以、和为原料制备的合成路线流程图_______(无机试剂、有机溶剂和题干中的有机试剂任用,合成路线示例见本题题干)。
【答案】(1)羟基、酯基
(2)大
(3)加成反应
(4)
(5)
(6)
【分析】A在、条件下发生氧化反应,使羟基转化为醛基,生成B;B发生反应转化为含硝基的C;C再发生反应生成D;D经、作用发生环化得到E;E经多步反应最终得到生物碱中间体F;整个流程通过羟基保护、氧化还原、环化、加成等反应逐步构建复杂骨架。
【详解】(1)根据A的结构简式,分子中含有羟基和酯基两种含氧官能团。
(2)硝基是强吸电子基团,使与其相连的2号碳电子云密度降低,故1号碳的电子云密度相对更大。
(3)从结构变化看,D经、作用生成六元环结构,碳碳双键转化为单键,该反应类型为加成反应。
(4)E在Zn,HCl条件下发生还原反应(硝基转化为氨基),再在CH3ONa的作用下发生分子内脱水,生成的副产物为。
(5)
根据条件:①含两个苯环,有5种不同化学环境的氢原子,不含键;②在催化下与反应,产物能被银氨溶液氧化(含可氧化为醛基的结构,即),符合条件的结构简式为。
(6)
结合题目的流程,以、和为原料制备目标产物,首先在、条件下发生氧化反应,使羟基转化为醛基,生成,先被银氨溶液氧化、再酸化得到,与CH3CH2OH发生酯化反应得到,与CH3CH2NO2在CsF、TBAB条件下发生加成反应生成,在Zn、HCl条件下发生还原反应(硝基转化为氨基),再在CH3ONa的作用下发生分子内脱水得到目标产物,流程如下:。
2.(2026·江苏苏锡常镇四市·一模)苯烯莫德(G)可用于治疗自身免疫性疾病,其合成路线如下:
(1)A的熔点高于B,其原因是___________。
(2)B→C实现了由___________(填官能团名称)到___________(填官能团名称)的转化。C→D的反应类型是___________。
(3)D→E中D还与发生副反应,生成H和两种产物。H的分子式为,其结构简式为___________。
(4)写出同时满足下列条件的F的一种同分异构体的结构简式:___________。
碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种芳香族化合物。X不能使2%酸性溶液褪色;Y与溶液作用显紫色,但不能与溴水反应。X和Y分子中均含有4种不同化学环境的氢原子。
(5)上述合成路线中设计了官能团的保护,其中步骤___________引入保护基,步骤F→G脱除保护基。
(6)化合物I()是合成树脂的增塑剂。写出以为原料制备化合物I的合成路线流程图___________(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【答案】(1)A分子间存在氢键,而B分子间仅存在范德华力,氢键强于范德华力
(2) 酯基 羟基 氧化反应
(3)
(4)
(5)A→B
(6)
【分析】在合成路线图中,A→B的反应将酚羟基转化为甲氧基,为取代反应,且保护了酚羟基;B→C的反应使用了强还原剂,将酯基还原为羟基;C→D反应中醇羟基被氧化为醛基;D→E发生了两部分反应,D中的醛基先发生了加成反应,生成的醇羟基再发生消去反应得到E;E→F为脱去羧基的反应;F→G为甲氧基转化为酚羟基,为取代反应。
【详解】(1)A含羧基和两个酚羟基,可形成更多分子间氢键;B中羟基和羧基都被甲基化,无法形成更多分子间氢键,分子间作用力更弱,熔点更低。
(2)B中官能团为酯基,其被还原为羟基,实现酯基到羟基的转化;C中醇羟基被氧化为醛基,属于氧化反应。
(3)D→E为芳醛和苯乙酸的反应,第一步先发生醛基与羧基β-C的加成反应得到,第二步羟基发生消去反应生成E物质;副反应为D(芳醛)和乙酸酐发生类似反应,产物分子式为,故其为。
(4) F的一种同分异构体要求:水解得两种芳香族化合物,说明含酯基;X不能使酸性高锰酸钾褪色,X为苯甲酸;Y与溶液作用显紫色,故其含酚羟基;其不能和溴水反应,故其邻对位均被取代;且含4种等效氢,Y为。
(5)A中酚羟基在A→B步骤中被甲基化为甲氧基,保护酚羟基不被后续氧化等反应破坏,最后F→G脱保护重新得到酚羟基。
(6)首先用溴水与碳碳双键发生加成反应,再在氢氧化钠醇溶液加热条件下发生卤代烃的消去反应,得到共轭双烯的结构,根据E→F的反应除去羧基,最后共轭二烯发生1,4-加聚得到目标聚合物,该合成路线流程图为。
3.(2026·江苏南通中学等校九校联考·一模)药物G的合成路线如下:
(1)的反应类型为______,B分子中含氧官能团名称为______。
(2)会产生与C互为同分异构体且含四元环的副产物,其结构简式为______。
(3)写出同时满足下列条件的D的一种芳香族同分异构体的结构简式:______。碱性条件下水解,生成氨和X、Y两种羧酸盐。X酸化后分子中碳原子轨道杂化类型相同,有3种不同化学环境的氢原子;Y酸化后分子中含有一个手性碳原子。
(4)可简写为Ms。E中“*”标记的键比D中“*”标记的键更易断裂的原因是______。
(5)已知:(R、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用,合成路线示例见本题题干)
【答案】(1) 加成反应 酯基
(2)
(3)
(4)E中“*”标记的键所连的基团属于强吸电子基团,O周围的电子云密度更小,键的极性更强,更易断裂
(5)
【详解】(1)由分析可知,A→B的反应类型为加成反应,根据B的结构简式可得B的含氧官能团为酯基;
(2)
由图可知,B→C是N原子与和亚甲基相连的酯基碳原子相连,而由B的结构简式知,右下角还有一个酯基,也可与其反应,得到的副产物结构简式为;
(3)
D的同分异构体为芳香族化合物,必有苯环。碱性条件下水解可生成氨和X、Y两种羧酸盐,说明含结构。X酸化后为羧酸,分子中碳原子杂化类型相同,所以X中所有碳原子均为杂化的碳原子,即羧基与苯环相连,而且要有3种化学环境不同的氢原子,所以应把F原子和羧基连在苯环的对位上。Y酸化后有一个手性碳原子,则该C原子连着一个羧基,一个甲基,一个乙基,结构简式为;
(4)E中“*”碳连接,该基团具有强吸电子诱导效应,使键的极性增强,电子对偏向氧原子,键能降低,更易断裂;
(5)
由已知条件可知,以、和为原料制备的合成路线流程图为:。
4.(2026·江苏·一模)G是合成治疗肿瘤药物的中间体,其合成路线如下:
(1)A分子中含有的官能团名称为醚键和___________。
(2)B→C中有副产物生成,该副产物的结构简式为___________。
(3)C→D的反应类型为___________;C转化为D时还有一种产物为___________(填结构简式)。
(4)写出同时满足下列条件的E的一种同分异构体的结构简式:___________。
①在NaOH醇溶液中加热有碳碳双键生成
②分子中不同化学环境的氢原子个数比为
③只有一种含氧官能团且能与溶液发生显色反应
(5)已知:①羧基为间位定位基;②,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用,合成路线示例见本题题干)。
【答案】(1)酯基、氨基
(2)
(3) 取代反应
(4)或
(5)
【分析】
由B→C的过程,可知在的作用下,其中一个醚键上的C-O键断裂脱去一个甲基,在O上取代一个H原子变成-OH;C→D的过程中,在C与反应的原理是,断裂一个C-O键,C中的-OH断裂O-H键,得到D和CH3COOH;E→F发生取代反应,得到F和HCl;F→G在碱性条件下发生酯的水解,得到G和CH3COONH4。由此解题。
【详解】(1)由A的结构简式可知,A中含有的官能团名称有醚键和酯基、氨基。
(2)
由B→C的过程,可知在的作用下,其中一个醚键上的C-O键断裂脱去一个甲基,在O上取代一个H原子变成-OH,则该反应过程会产生副产物,其中一个副产物的化学式为,则其结构简式为。
(3)
C→D的过程中,在C与反应的原理是,断裂一个C-O键,C中的-OH断裂O-H键,得到D和CH3COOH,该反应类型为取代反应。
(4)
E的同分异构体中满足①在NaOH醇溶液中加热有碳碳双键生成,该物质能发生消去反应,说明-Cl或-OH的邻位碳原子上有H原子;②分子中不同化学环境的氢原子个数比为,分子中共有9个H原子,说明有两个甲基化学环境完全相同,有1个H原子是一种,有2个H原子是一种,而且该物质也应为对称结构;③只有一种含氧官能团且能与溶液发生显色反应,说明含有酚羟基,则满足以上条件的同分异构体有、。
(5)
已知羧基为间位定位基,目标产物的两个侧链在苯环的邻位,则需在邻位占位后才能将-CH3氧化为-COOH;,则由、和为原料制备的合成路线流程可如下:。
5.(2026·江苏南通·一模)化合物G是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)A→B的反应类型为___________,C分子中官能团有___________(填名称)。
(2)若省去“D→E”,D会发生副反应生成。W的结构简式为___________。
(3)写出同时满足下列条件的A的一种同分异构体的结构简式:___________。
①分子中含有苯环,碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种有机物;
②X和Y均含有两种不同化学环境的氢原子。
(4)写出以、为原料制备的合成路线流程图___________[须用和DEAD,无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干]。
【答案】(1) 取代反应(水解反应) 羟基、酰胺基
(2)
(3)或
(4)
【分析】A在酶的作用下发生酯基的水解反应生成B为,B中羧基与的氨基发生取代反应生成C,C发生还原反应生成D,D和发生取代反应生成E,E和发生取代反应生成F,F再发生取代反应将酰胺基转化为D中的亚氨基,由此可见,D和反应的目的是保护亚氨基,据此解答。
【详解】(1)A→B的反应是酯基的水解反应, 反应类型是取代反应(水解反应);C分子中官能团有羟基、酰胺基;
(2)若省去“D→E”,亚氨基失去保护,结合W的分子式可知,D中羟基和亚氨基的氢原子发生分子内脱水生成四元环,W的结构简式为;
(3)
A分子除了苯环外,还有7个碳原子,4个氧原子,2个不饱和度,其同分异构体满足分子中含有苯环,碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种有机物,说明含有酯基,X和Y均含有两种不同化学环境的氢原子,说明结构高度对称,满足条件的结构简式为或;
(4)根据目标产物,需要将中甲基的碳链增长,运用B→C的反应原理,需要先将甲基氧化为羧基,但考虑到酚羟基也会被氧化,所以先将酚羟基转化为醚键,故合成思路是先还原为,再运用E→F的反应原理,得到,将苯环的甲基氧化为羧基得到,再运用B→C的反应原理增长碳链得到,再发生C→D的还原反应得到目标产物,故合成路线是。
6.(2026·江苏镇江·一模)G是合成氟唑菌酰胺的中间体,其合成路线如下:
(1)B分子中含氧官能团名称_______。
(2)C分子的结构简式_______。
(3)的反应类型_______。
(4)D与水在铑催化作用下生成X(),写出同时满足下列条件的X的一种同分异构体的结构简式:_______。
①能发生银镜反应的芳香族化合物;②分子中碳原子杂化轨道类型有3种;③分子中含有3种不同化学环境的氢原子。
(5)写出以为原料制备的合成路线流程图_______(无机试剂、题干中的有机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
【答案】(1)醛基
(2)
(3)加成反应
(4)
(5)
【分析】A中溴原子转化为B中的醛基,B中醛基和在作用下先发生醛基的加成反应得到羟基,再发生羟基的消去反应得到碳碳双键,生成C为,C和1,3-丁二烯发生加成反应形成六元环得到化合物D,D发生取代反应生成E,E转化为F,F发生还原反应转化为G,据此解答。
【详解】(1)根据B分子的结构简式,含氧官能团名称是醛基;
(2)由分析可知,C分子的结构简式为;
(3)的反应是二烯烃的加成反应,成环的反应原理由类推,故反应类型是加成反应;
(4)①能发生银镜反应的芳香族化合物,说明同时含有苯环和醛基,分子中碳原子杂化轨道类型有3种,苯环是杂化,说明还存在碳碳三键或碳氮三键以及饱和碳原子,③分子中含有3种不同化学环境的氢原子说明其结构高度对称,满足条件的结构简式为;
(5)中无苯环,说明其必须发生类似E→F的反应,得到苯环后,将两侧的乙基用酸性高锰酸钾氧化为羧基,再将硝基还原为氨基即可得到目标产物,模仿D→E→F→G的反应,先发生消去反应生成,再发生D→E的反应引入溴原子生成,再发生E→F的反应生成苯环,产物为,再将乙基用酸性高锰酸钾氧化为羧基得到,再发生F→G的反应得到目标产物,合成路线:。
7.(2026·江苏常州·一模)G是一种高活性农用杀菌剂,其合成路线如下:
(1)中两个亚甲基的C-H键活性差异较大。请在答题卡的图上用“*”号标记出含活性较大C-H键的亚甲基位置______。
(2)A→B经历“先加成,后消去”的过程。写出发生加成反应所得中间体的结构简式:______。
(3)B→C为可逆反应,属于互变异构平衡。下列说法正确的是______(填序号)。
A.B中形成碳氧双键的所有原子均在同一平面
B.C存在顺反异构体
C.B和C互为构造异构体
D.B和C均含有手性碳原子
(4)D→E的反应类型为______。E分子中含氧官能团名称为醚键、羧基和______。
(5)TEA的结构简式为。F→G中加入TEA是为了结合反应中产生的______(填化学式)。
(6)是治疗实体瘤的药物中间体。写出以和为原料制备该药物中间体的合成路线流程图______(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【答案】(1)
(2)
(3)BC
(4) 取代反应 (酮)羰基
(5)HCl
(6)
【分析】
A和在条件下,生成B和HCl,B在一定条件下,发生互变成C,C在条件下,生成D,D在LiOH、甲醇和水条件下,发生取代反应,生成E和,E在条件下,发生取代反应生成F,F和在条件下,发生取代反应生成G和HCl,据此分析。
【详解】(1)
活性较强的C-H键位于与羰基直接相邻的α-亚甲基上,因其受羰基吸电子效应影响,C-H键活性更大,故有 ;
(2)
A→B经历“先加成,后消去”的过程,发生加成反应所得中间体的化学反应为:+ ;
(3)A.B中的碳氧双键为sp2杂化,与其直接相连碳原子存在sp3杂化,B中形成碳氧双键的所有原子不能都同一平面,A不符合题意;
B.C中存在碳碳双键,且双键两端的取代基不同,存在顺反异构体,B符合题意;
C.B和C是官能团不同的同分异构体,属于构造异构体,C符合题意;
D.B结构中存在手性碳原子,,C的结构中没有连接四个不同基团的碳原子,不含手性碳原子,D不符合题意;
故选BC;
(4)D在LiOH、甲醇和水条件下,发生取代反应,生成E和,D→E的反应类型为取代反应;E分子中含氧官能团名称为醚键、羧基和(酮)羰基;
(5)中N存在孤电子对,显碱性,F→G中加入TEA是为了结合反应中产生的HCl,使平衡正向移动,提高产率;
(6)
在一定条件下发生互变,生成,在条件下,发生取代反应生成,和在条件下生成,在一定条件下生成,在条件下生成,合成路线为:
。
8.(2026·江苏扬州·一模)化合物G是合成沙坦类药物的中间体,其部分合成路线如下
(1)A( )中含氧官能团名称为___________;已知A中含氧官能团对电子的吸引能力比碳原子强,则基团1的酸性比基团2的___________(填“强”或“弱”)。
(2)B→C的反应过程中会生成一种酸性氧化物气体,其化学式为___________。
(3)写出同时满足下列条件的D的一种同分异构体的结构简式:___________。
①含有5种不同化学环境的氢原子,苯环上连有-NH2;
②碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种有机物,n(X):n(Y)=3:1,X的相对分子质量为60且能与NaHCO3反应,Y含有苯环且能与FeCl3溶液发生显色反应。
(4)E→F的反应类型为___________反应。
(5)写出以、CH3CH2OH和C(OC2H5)4为原料制备的合成路线流程图___________(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
【答案】(1) 羧基、硝基 强
(2)SO2
(3)或
(4)还原
(5)
【分析】A和乙醇发生酯化反应生成B,B与SOCl2发生取代反应生成C,D发生取代反应生成E,E发生还原反应生成F。
【详解】(1)
根据A的结构简式 ,其含氧官能团名称为羧基、硝基;A中羧基1受硝基和羧基2的共同影响,则基团1的酸性比基团2的强。
(2)B→C的反应过程中会生成一种酸性氧化物气体,根据元素守恒,可知生成的酸性气体为SO2。
(3)①含有5种不同化学环境的氢原子,说明结构对称,苯环上连有-NH2;
②碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种有机物,n(X):n(Y)=3:1,X的相对分子质量为60且能与NaHCO3反应,X是乙酸;Y含有苯环且能与FeCl3溶液发生显色反应,说明Y含有酚羟基。符合条件的D的同分异构体为或;
(4)E→F是E中的硝基变为氨基,反应类型为还原反应。
(5)
发生硝化反应生成,和乙醇发生酯化反应生成,被SnCl2还原为,和C(OC2H5)4反应生成,合成路线为。
9.(2026·江苏南师附中、海门中学、天一中学、海安高级中学联考·一模)化合物F是合成某抗病毒药物的中间体,其合成路线如下:
已知:
(1)F分子中的含氧官能团名称为__________。
(2)的反应类型为__________。
(3)中催化加氢时若不加酸,会生成分子式为的副产物,其结构简式为__________。
(4)写出同时满足下列条件的的一种芳香族同分异构体的结构简式:__________。该分子能与溶液发生显色反应,能在一定条件下与甲醛发生缩聚反应,且含有4种不同化学环境的氢原子。
(5)已知:。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用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【答案】(1)羰基、酰胺基
(2)加成反应
(3)
(4)
(5)
【分析】
与HCN发生加成反应生成,发生消去反应生成,对比C、D的结构简式,结合分子式,与发生加成反应生成,推知的结构简式为,中还原为生成,脱去1分子成环生成,由此分析。
【详解】(1)
F的结构简式为,分子中的含氧官能团名称为羰基、酰胺基;
(2)
由分析得,C→D是与反应生成,该反应类型为加成反应;
(3)
由分析得,D→E中过程催化加氢转化为,若不加酸,会生成分子式为的副产物,副产物与E的分子式相同,结合已知条件酮能与胺发生加成反应,应是E分子中氨基与羰基加成生成副产物,所以副产物结构简式为;
(4)
由分析得,D的结构简式为,D的一种芳香族同分异构体与溶液发生显色反应,说明该同分异构体含有酚羟基,D的不饱和度为4,而苯环的不饱和度也是4,说明该同分异构体中除苯环外没有不饱和键、环状结构,该同分异构体能在一定条件下与甲醛发生缩聚反应,则酚羟基的邻位或对位存在氢原子,且含有4种不同化学环境的氢原子,说明存在对称结构,故答案为:;
(5)
利用本小题中的已知反应实现碳链变化,发生催化氧化生成,与反应生成,与反应生成,发生消去反应生成,发生酯的水解反应生成,故答案为:。
10.(2026·江苏如皋·一模)有机物H可通过如下路线合成得到:
(1)有机物D中含氧官能团的名称为___________。D→E的转化中N(C2H5)3的作用是___________。
(2)C→D的反应分C→X→D二步,C→X为加成反应,X与D互为同分异构体,则X的结构简式为___________。
(3)写出满足下列条件的G的一种同分异构体的结构简式___________。
①含苯环和氰基(-CN),分子中有三种化学环境不同的氢原子;
②碱性条件下水解有二甲基胺生成。
(4)已知:①;
②苯环上连有时,会将新引入的基团连接到间位;苯环上连有-Br时,会将新引入的基团连接到邻位或对位;
③ RUTEU : -NHR(R表示氢或烃基)易被氧化。
以、、为原料合成,写出合成路线流程图___________(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【答案】(1) 酰胺键 吸收生成的HCl,促进反应的正向进行
(2)
(3)或
(4)
【分析】A→B是羧基上的取代反应,B→C也是取代反应,C→D中碳碳双键、氰基与氢气发生加成反应,D→E、E→F、F→G、G→H都是取代反应。
【详解】(1)有机物D中含氧官能团的名称为酰胺键;
D→E的转化中产物除了E还有HCl,的具有碱性,可以与生成的HCl发生酸碱中和反应,从而促进该反应的正向进行,故D→E的转化中的作用是吸收生成的HCl,促进反应的正向进行。
(2)C→X为加成反应,故C中的碳碳双键和氰基与氢气发生加成反应生成烷基和氨甲基,X与D互为同分异构体即分子式相同结构不同,故X 的结构应该是 C 分子中的氰基()被加成为氨甲基()、碳碳双键与氢气加成后的结构,故X为 。
(3)
根据信息分析,分子中有3种等效氢,说明结构高度对称。含苯环和 ,且水解生成 ,说明结构中应含酰胺键,故其结构式为或 。
(4)从产物结构分析可知,的甲氨基先发生D→E的反应生成酰胺键,接着要在邻位的甲基上引入基团,需要先把甲基氧化成羧基,再发生A→B的反应生成酰氯,再与溴苯发生邻位取代反应。故合成路线为 ,
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