I.
(1)氨气极易溶于水,CO2在水中的溶解度很小,因此过程i要首先通入NH3,然后再通入CO2。
(2)溶液中存在:
NH4Cl(s)
NH4+(aq)+Cl-(aq),加入氯化钠固体,增大c(Cl-),平衡左移,从而促进NH4Cl析出。
(3)加热分解NH4Cl生成的NH3和HCl冷却后又转化为氯化铵,从而得不到氨气,方程式为NH3+HCl=NH4Cl。
而采用在N2氛围中,将MgO与NH4Cl混合加热至300℃,可获得高产率的NH3,根据原子守恒可知还有氯化镁和水生成,该反应的化学方程式为MgO+2NH4Cl
2NH3↑+MgCl2+H2O。
Ⅱ.
(1)反应中铜离子得到电子转化为亚铁离子,这说明溶液A具有还原性。
9.0g沉淀C在氧气中灼烧后,产生8.0gCuO,物质的量为8g÷80g/mol=0.1mol,0.1molCO2,碳元素质量为0.1mol×12g/mol=1.2g,氮气的物质的量为0.05mol,质量是1.4g,CuO的C、N、Cu元素总质量为1.2g+1.4g+0.1mol×64g/mol=9g,等于沉淀C的质量,故C由Cu、C、N三种元素组成,且三原子物质的量之比为0.1mol:
0.1mol:
0.05mol×2=1:
1:
1,故C的化学式为CuCN。
(2)反应②可将CN一转化为无害物质,应该是氮气和CO2,则其离子方程式为2CN-+5ClO-+2H+=N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O。
8.化合物M是对氨基苯甲酸酯类的一种,其合成路线如下:
己知:
ⅰ.B的核磁共振氢谱只有1个吸收峰,H苯环上有两种化学环境的氢。
ⅱ.
ⅲ.
(苯环上的—NH2易被氧化)。
请按要求回答下列问题:
(1)A的化学名称:
_______;B官能团名称是_______。
反应⑦的反应类型为_______。
(2)H在一定条件下可以发生缩聚反应,其有机产物的结构简式为:
_______。
(3)写出下列反应的化学方程式:
反应⑤:
__________________。
反应⑧:
__________________。
(4)反应⑥、⑦不可调换顺序的原因是_________________。
(5)与A分子式相同的所有可能的结构共有(含A)_______种,写出其中核磁共振氢谱只有一组吸收蜂的结构简式:
__________________。
(6)参照上述合成路线,以乙烯和环氧乙烷为原料(无机试剂任选)制备1,6—己二醛,设计合成路线:
_____________________。
【答案】
(1).2—甲基丙烯
(2).溴原子(3).还原反应(4).
(5).
(6).
(7).调换后G中苯环上有—NH2,易被酸性KMNO4溶液氧化,得不到H(8).6(9).
(10).
【解析】B的核磁共振氢谱只有1个吸收峰,说明只有一类氢原子,A和溴化氢发生加成反应生成B,则B的结构简式为(CH3)3CBr,因此A的结构简式为CH2=C(CH3)2。
根据原子信息可知C的结构简式为(CH3)3CMgBr,D的结构简式为(CH3)3CCH2CH2OH;芳香烃E的相对分子质量是92,因此是E是甲苯。
甲苯发生硝化反应生成F,F被酸性高锰酸钾溶液氧化将甲基转化为羧基。
又因为H苯环上有两种化学环境的氢,这说明F是对甲基硝基苯,G是对硝基苯甲酸,根据H的分子式结合已知信息可知G分子中的硝基被还原转化为氨基,即H是对氨基苯甲酸。
D和H发生酯化反应生成M,则
(1)根据以上分析可知A的化学名称为2-甲基丙烯;B官能团名称是溴原子。
反应⑦为还原反应。
(2)H分子中含有羧基和氨基,在一定条件下可以发生缩聚反应,其有机产物的结构简式为
。
(3)反应⑤的方程式为
。
反应⑧的方程式为
。
(4)氨基易被氧化,调换后G中苯环上有-NH2,易被酸性KMNO4溶液氧化,得不到H,因此反应⑥、⑦不可调换顺序。
(5)与A分子式相同的所有可能的结构有1-丁烯、2-丁烯(含顺反异构体)、2-甲基丙烯、环丁烷、甲基环丙烷,因此共有(含A)6种,其中核磁共振氢谱只有一组吸收蜂的结构简式为
。
(6)根据上述合成路线结合逆推法可知以乙烯和环氧乙烷为原料(无机试剂任选)制备1,6—己二醛的合成路线为
。
点睛:
有机物的考查主要是围绕官能团的性质进行,常见的官能团:
醇羟基、酚羟基、醛基、羧基、酯基、卤素原子等。
这些官能团的性质以及它们之间的转化要掌握好,这是解决有机化学题的基础。
有机合成路线的设计时先要对比原料的结构和最终产物的结构,官能团发生什么改变,碳原子个数是否发生变化,再根据官能团的性质进行设计。
同分异构体类型类型通常有:
碳链异构、官能团异构、位置异构等,有时还存在空间异构,要充分利用题目提供的信息来书写符合题意的同分异构体。
物质的合成路线不同于反应过程,只需写出关键的物质及反应条件、使用的物质原料,然后进行逐步推断,从已知反应物到目标产物。
9.为探究NO3-的性质,某实验小组学生进行下列系列实验探究,请按要求回答下列问题。
【系列一】实验
溶液X
实验现象
实验Ⅰ
1mol/L稀硝酸
观察到电流计指针向左偏转。
实验Ⅱ
6mol/L稀硝酸
观察到电流计指针向左偏转,铝片表面产生无色气体,在液面上方变为红棕色
实验Ⅲ
6mol/LNaOH溶液
观察到(现象写在答题处)。
实验Ⅳ
A、C中均无明显现象,B中有无色气体生成。
【查阅资料】活泼金属与1mol/L稀硝酸反应有H2和NH4+生成,NH4+生成的原理是产生H2的过程中NO3-被还原。
(l)实验I:
生成NH4+电极反应式是________________;
(2)实验Ⅱ:
电子流向:
________________。
(3)实验Ⅲ:
观察到的现象是______________,负极反应式为______________。
(4)实验IV:
推测B中气体成分可能为_____________________。
【系列二】向盛有2mL0.1mol/LBa(NO3)2溶液的试管中,缓慢通入SO2气体,试管内有白色沉淀产生,液面上方气体无色,接近瓶口处显浅棕色。
(5)学生甲推测是NO3-氧化SO2,他的推测证据是_______、_________。
(6)学生乙则推测是溶液中溶解的O2也氧化了SO2,且设计了如下实验证明了自己的推测正确:
向2mL0.1mol/L_________溶液中缓慢通入SO2,若观察到现象:
___________,则乙推测成立。
(7)分别用0.1mol/LBa(NO3)2、O2氧化等量的SO2,消耗二者物质的量之比为_________。
【答案】
(1).NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O
(2).电子从Mg电极经导线到Al极(3).电流计指针向右偏转,Mg电极上有无色气体产生(4).Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O(5).NH3(6).H2(7).溶液中有沉淀产生,接近瓶口处显浅棕色(8).BaCl2(9).有白色沉淀生成(10).2:
3
【解析】(l)硝酸具有强氧化性,在正极得到电子,则实验I生成NH4+电极反应式是NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O;
(2)实验Ⅱ中铝片表面产生无色气体,在液面上方变为红棕色,这说明铝电极是硝酸根得到电子转化为NO,NO在空气中被氧化为NO2,这说明铝是正极,镁是负极,所以电子流向为电子从Mg电极经导线到Al极。
(3)实验Ⅲ中镁和氢氧化钠溶液不反应,则镁是正极,铝是负极,因此观察到的现象是电流计指针向右偏转,Mg电极上有无色气体产生,负极反应式为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O。
(4)碱性条件下铝能与碱反应生成氢气,氢气有还原性,可以将硝酸根还原生成氨气,因此实验IV中B中气体成分可能为NH3、H2。
(5)溶液中有沉淀产生,即有硫酸钡沉淀,接近瓶口处显浅棕色,说明有NO生成,所以推测是NO3-氧化SO2。
(6)要验证氧气也氧化SO2,则需要把具有氧化性的酸根硝酸根改为氯离子,因此向2mL0.1mol/LBaCl2溶液中缓慢通入SO2,若观察到有白色沉淀生成的现象,说明乙推测成立。
(7)氮元素化合价从+5价降低到+2价,得到3个电子。
1分子氧气得到4个电子,因此根据电子得失守恒可知分别用0.1mol/LBa(NO3)2、O2氧化等量的SO2,消耗二者物质的量之比为4:
6=2:
3。
10.含硫化合物在生产、生活中有较广泛的应用。
请按要求回答下列问题。
I.“保险粉”(Na2S2O4)易溶于水、难溶于乙醇,具有极强的还原性,在空气中易被氧化,在碱性介质中稳定。
它的制备工艺流程如下图所示,请按要求回答下列问题。
(1)“反应”在70℃条件下进行,写出发生反应的离子方程式:
__________。
(2)在包装保存“保险粉”时加入少量的Na2CO3固体,目的是__________。
(3)现将10mL0.050mol/LNa2S2O4溶液在空气中放置,其溶液的pH与时间(t)的关系如右图所示:
(忽略溶液体积的变化)。
①t1~t2段溶液中S元素的化合价为____________。
...
②t3时刻后溶液的pH为__________。
Ⅱ.由工业制硫酸反应之一:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),推测此反应的△S(填“>”或“<”)______0,△H(填“>”或“<”)______0。
(l)若在绝热恒容密闭容器中,通入一定量的SO2和O2,一定条件下反应,请在如下坐标中画出从开始经一段时间正反应速率随时间(t)的变化曲线图:
______
(2)若在相同条件下,分别投2molSO2(g)和1molO2(g)于如下三容器中:
绝热恒容(2L)
密闭容器A
恒温(T℃)恒容(2L)
密闭容器B
恒温(T℃)恒压
密闭容器C
平衡常数K
KA
KB
KC
SO2的平衡转化率
αA
αB
αC
则三容器中反应分别平衡时K的大小关系是_____________;
SO2的平衡转化率的大小关系是____________________。
【答案】
(1).HCOO-+OH-+2SO2=S2O42-+CO2+H2O
(2).Na2CO3为碱性物质,提高“保险粉”的稳定性(3).+4(4).1(5).<(6).<(7).
(8).KA【解析】
(1)反应物是氢氧化钠、甲酸钠和SO2,生成物是CO2、保险粉,另外还有水生成,则发生反应的离子方程式为HCOO-+OH-+2SO2=S2O42-+CO2+H2O。
(2)由于保险粉在空气中易被氧化,在碱性介质中稳定,Na2CO3为碱性物质,加入少量的Na2CO3固体,可以提高“保险粉”的稳定性;(3)保险粉中S是+3价,首先被氧化为+4价,最后被氧化为+6价,则t1~t2段溶液中S元素的化合价为+4价。
②t3时刻得到硫酸钠和硫酸的混合溶液,浓度均是0.050mol/L,所以氢离子浓度是0.1mol/L,则反应后溶液的pH为1。
Ⅱ.正反应是体积减小的,则此反应的△S<0,正反应放热,△H<0。
(l)若在绝热恒容密闭容器中反应,由于正反应放热,温度升高加快反应速率,但反应后阶段反应物浓度减小,导致反应速率减小,因此从开始经一段时间正反应速率随时间(t)的变化曲线图为
;
(2)平衡常数只与温度有关系,则KB=KC。
A中绝热,在反应过程中温度升高,平衡向逆反应方向减小,平衡常数减小,则三容器中反应分别平衡时K的大小关系是KAB和C相比,C中压强高,有利于SO2转化,则SO2的平衡转化率的大小关系是αA<αB<αC。