【选修5 ||基本有机化学】芳香族化合物A和有机D为原料

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【选修5——有机化学的基础】下图显示了以芳香族化合物A和有机物D为原料制备薄荷醇异戊酸酯（M）和聚合物（N）的合成路线（某些反应条件被省略）:

已知: I.A→B的原始利用率为100％；

II.

（R1，R2代表氢原子或烃基）.

请回答以下问题:

（1）用系统命名法命名G，其化学名称为______________________.

（2）E的简单结构是____________________________.

（3）A→B的反应类型为_______. B分子中最多有____个原子共面.

（4）C + G→M的化学方程为_____________________________________.

（5）有______种B异构体同时满足以下条件（与立体异构无关）.

①苯环上有两个取代基②可能发生银镜反应

（6）参考上述合成路线和信息，以苯乙烯为原料（可选无机试剂）进行设计和制备

综合路线______.

3-甲基丁酸19 15的加成反应（其他合理答案也是可以的）[分析]（1）根据羧酸的命名原理，G的化学名称为: 3-甲基丁酸；答案是: 3-甲基丁酸. （2）根据已知条件II. ，可以看到醛基和HCN可以发生加成反应，并且加成反应后的产物可以在酸性条件下水解，因此E的结构式为: 答案是: （3）从A到B，碳-碳三键变成碳-碳双键，并发生加成反应；碳-碳双键和苯环都是平面的，因此B分子中最多有19个原子.

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【电学3-材料的结构和性能】B，C，N和Si是几种常见的重要非金属元素，它们形成的各种化合物在自然界中被广泛发现.

（1）基态硅原子的电子排列为________________________________.

B，C和N元素原子的第一电离能顺序为______________________.

（2）BF3和一定量的水可以形成晶体R，如图所示.

①晶体R中各个粒子之间的相互作用涉及___________（用字母代码填充）.

a. 离子键b. 共价键C．配位键d. 金属键e. 范德华力

②晶体R中阴离子的空间构型是___________________________.

（3）（H2NCH2CH2NH3）和CuCl2溶液可形成复合离子（图中结构）. 分子中氮原子的杂化类型是_______. 和三甲胺[N（CH3）3]都是胺，但比三甲胺具有更高的佛点. 原因是_______.

（4）氮化硼（BN）晶体具有多相结构. 六方相氮化硼通常是稳定相，类似于石墨，具有层状结构，可以用作高温润滑剂. 其晶体结构如图所示. 六方氮化硼是否包含π键？ （用“有”或“无”填充），其质地柔软的原因是________________________________________，该物质可以导电吗？ ____________（填写“可以”或“不能”），原因是________________________________.

（5）SiC是原子晶体，其晶胞结构类似于金刚石. 假设立方体的边长为cm，则SiC晶体的密度估计为______ g·cm-3（由包含NA和a的代数表达式表示）.

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乙二醇（沸点: 197.3℃）是重要的基础化工原料. 草酸二甲酯（沸点: 164.5℃）是由煤基合成气（主要成分为CO，H2）和氧气制取，然后加氢间接合成乙二醇，反应条件温和，环境污染小. 反应过程如下:

反应I: 4NO（g）+ 4CH3OH（g）+ O2（g）

4CH3ONO（g）+ 2H2O（g）△H1 = a kJ·mol-1

反应II: 2CO（g）+ 2CH3ONO（g）

CH3OOCCOOCH3（l）+ 2NO（g）△H2 = b kJ·mol-1

反应III: CH3OOCCOOCH3（1）+ 4H2（g）

HOCH2CH2OH（1）+ 2CH3OH（g）△H3 = c kJ·mol-1

请回答以下问题:

（1）由煤基合成气间接合成乙二醇的总热化学方程为_____________________________，并且已知该反应可以在较低温度下自发进行. 描述反应△H ______ 0（填写“>”将有机物a，“ <”或“ =”）.

（2）0.4mol的CO和CH3ONO各自在密闭的容器中以恒定的温度和2L的恒定体积进行反应. 当达到平衡时，CO的体积分数和NO的体积分数相等，并且计算反应的化学平衡常数K. = ______________. 如果此时将另外0.4 mol的NO引入容器，则在一段时间后，将达到新平衡时的NO体积分数与原始平衡______进行比较（填写“增加”，“等于”，“减少”或“不确定””）.

（3）温度变化对反应Ⅱ的催化剂活性有影响. 催化剂活性参数-时空产率和一氧化碳选择性的评价可以表示为:

时空产率= CH3OOCCOOCH3质量/反应时间×催化剂体积

一氧化碳选择性=合成[CH3OOCCOOCH3消耗的一氧化碳量/反应的一氧化碳量]×100％

在不同的温度下，一个研究小组研究了四组其他在相同条件下的其他反应物. 在相同的时间之后，下表中显示了测得的时空产率和一氧化碳选择性数据.

反应温度（℃）

时空产率（g·mL-1·h-1）

CO选择性（％）

130

0.70

①72.5

140

0.75

②71.0

150

0.71

③55.6

160

0.66

④63.3

下面的陈述是正确的________（字母代码）.

A. 随着温度的升高，时空产率先升高后降低，表明△H2> 0

B. 随着温度升高，催化剂活性逐渐降低，对CO的选择性逐渐降低

C. 综合考虑时空产率和CO选择性，工业生产CH3OOCCOOCH3时，最好选择140℃

D. 在130℃下，CO具有最高的选择性，表明CO向CH3OOCCOOCH3的转化率最高

（4）在120℃和常压下，CH3OOCCOOCH3 + 4H2

图中显示了HOCH2CH2OH + 2CH3OH反应过程中的能量变化. 画出在180℃和常压下加入催化剂时反应过程中能量变化的曲线图. ________

（5）研究证实将有机物a，乙二醇和氧气可以在碱性溶液中形成燃料电池，并且负极的电极反应公式为________________.

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铈是地壳中含量最丰富的稀土元素. 可用作催化剂和合金添加剂. 它也可以用于医药，皮革，玻璃，纺织和其他行业. 辉石的主要化学成分是CeFCO3，它是提取铈的重要矿物原料. 镁橄榄石的冶炼工艺已发展到十多种，其中一种是铈的提取工艺流程，如下图所示.

众所周知，烘烤后的炉渣中含有+4价的铈和13价的其他稀土氟化物和氧化物.

请回答以下问题:

（1）CeFCO3中Ce元素的价为______.

（2）在“焙烧”之前将矿石粉碎成细颗粒的目的是___________________________________________.

（3）在“酸浸I”步骤中，将CeO 2转化为Ce 3+，并产生黄绿色气体. 此过程的离子方程为___________________.

（4）CeF4在“酸浸1”步骤中转化为不溶的Ce（BF4）3. 添加可溶性钾盐的目的是__________________.

（5）在“操作I”之后，向溶液中添加NaOH溶液并调节溶液的pH以获得Ce（OH）3沉淀. 使用pH试纸确定溶液的pH值的实验操作是__________________________________. 当溶液中的离子浓度小于1×10-6 mol / L时，被视为完全沉淀. 在室温下，添加NaOH以调节溶液的pH值使其大于____ [Ksp = 8.0×10-21的已知Ce（OH）3，1g2 = 0.3].

（6）编写“氧化”步骤的化学方程式: _________________________________________.

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一个学习小组探讨了MnO2是否可以通过以下装置与FeCl3·6H2O反应生成Cl2.

实验操作和现象如下表所示:

实验编号

操作

现象

实验1

加热上图所示的MnO2和FeCl3·6H2O的混合物

①试管A中的一部分固体溶解，上方出现白雾

②后来，产生气体，的液滴附着在壁上

③试管B中的溶液变成蓝色

实验2

将试管A中的混合物更改为FeCl3·6H2O，并将试管B中的溶液更改为KSCN溶液，并加热

试管A中的一部分固体溶解，产生白色薄雾和气体. 试管B中的KSCN溶液变成红色

请回答以下问题:

（1）实验1和实验2产生白雾的原因是_____________________________.

（2）实验2显示气体中含有_____________（填写化学式）.

（3）为了进一步确认气体中是否含有Cl2，研究组针对实验1提出了两种改进方案:

方案1: 在试管A和B之间添加一个装有试剂的气体洗涤器C. 结果，试管B中的溶液仍变为蓝色.

方案2: 用NaBr溶液代替试管B中的KI淀粉溶液. 结果，试管B中的溶液为橙红色，未检测到Fe 2+. 则方案1中气瓶C中所含的试剂为_________；方案2中用于测试Fe2 +的试剂名称为______，选择NaBr溶液后试管B中主要反应的离子方程为______________________________________.

（4）实验1完全加热后，如果分离试管A中的产物以获得Fe2O3和MnCl2，则在试管A中生成Cl2的化学方程为__________________________________________. 废气处理方法是_______________________.

（5）研究组认为实验1中的溶液变成蓝色. __________________可能还有其他原因. 请设计一个实验计划来验证这个猜想_______________________________________________.

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在25℃时，体积分别为20 mL和浓度为0.1 mol / L的两种酸HX和HY与0.1 mol / L NaOH溶液反应. 反应后加入的NaOH溶液的体积和溶液的pH关系如图所示. 以下说法正确

A. 当添加10 mL NaOH溶液时，点c（X-）

B. 在b点解中，c（Y-）+ 2c（OH-）= c（HY）+ 2c（H +）

C. 在HY中添加NaOH溶液至pH = 7时，c（Y-）= c（Na +）= c（OH-）= c（H +）

D. 当添加40 mL NaOH溶液时，2c（Na +）= c（Y-）+ c（HY）

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