山东省潍坊市2020届-2022届高考化学三年模拟(二模)试题汇编-综合、推断、流程题
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一、原理综合题
1.(2020·山东潍坊·二模)1,3-丁二烯是重要的化工原料,工业上常用1-丁烯催化脱氢的方法制备。将0.lmol1-丁烯和0.675mol水蒸气组成的混合气,在80kPa恒压下进行反应:CH3CH2CH=CH2(g)CH2=CHCH=CH2(g)+H2(g)△H。
请回答下列问题:
(1)已知化学键键能数据如下,由此计算△H=____________kJ•mol-1。
化学键
C-C
C=C
C-H
H-H
键能/kJ•mol-1
348
612
412
436
(2)如图表示脱氢反应中温度对1-丁烯的平衡转化率的影响,工业生产通常控制反应温度600℃。
①请解释工业生产控制温度在600℃的原因___________。
②此温度下反应进行2.5h后达到平衡,从开始反应到建立平衡,以H2表示的反应速率为v(H2)=_________kPa•h-1;脱氢反应的平衡常数Kp=_________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,p分=p总×物质的量分数)。
(3)在密闭容器中反应达到平衡后,再充入1.575mol1-丁烯和1.625mol1,3-丁二烯,化学反应向_________(填“正反应”、“逆反应或“不移动”)方向进行。
2.(2021·山东潍坊·统考二模)甲醇有广泛的用途和广阔的应用前景,工业上利用CO2生产甲醇,再利用甲醇生产丙烯。回答下列问题:
(1)工业上在催化下利用CO2发生如下反应I生产甲醇,同时伴有反应II发生。
I.
II.
①已知:298 K时,相关物质的相对能量如图1,反应I的△H1为____。
②不同条件下,按照n(CO2):n(H2)=1:1投料,CO2的平衡转化率如图2所示。
压强p1、p2、p3由大到小的顺序是____。压强为p1时,温度高于300℃之后,随着温度升高CO2平衡转化率增大的原因____。
③在温度T时,在容积不变的密闭容器中,充入0.5 mol CO2(g)和1.0 mol H2(g),起始压强为p kPa,10 min达平衡时生成0.3 mol H2O(g),测得压强为p kPa。
若反应速率用单位时间内分压变化表示,则10 min内CH3OH的反应速率v(CH3OH)为_。则反应Ⅰ的平衡常数Kp=__(写出Kp的计算式)。
(2)甲醇催化制取丙烯的过程中发生如下反应:
I.
II.
反应Ⅰ的经验公式的实验数据如图3中曲线a所示,已知经验公式为(为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。则该反应的活化能Ea=__kJ/mol。当改变外界条件时,实验数据如图3中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是_______。
3.(2022·山东潍坊·统考二模)晶体硅材料是最主要的光伏材料,随当前信息工程的发展,硅主要用于微电子技术。工业上将粗硅氯化、精馏后得到SiCl4和SiHCl3的混合物然后用H2还原得到高纯硅。还原过程中发生的主要反应为:
i.SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g) △H1=akJ/mol
ii.SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g) △H2=bkJ/mol
回答下列问题:
(1)已知:2SiHCl3(g)SiCl4(g)+SiH2Cl2(g) △H3=48kJ/mol
H2(g)还原SiCl4(g)生成SiH2Cl2(g)的热化学方程式为_______。
(2)在T1、T2温度下,将1molSiCl4(g)、1molSiHCl3(g)和3molH2(g)加入体积固定的密团容器中,在催化条件下发生反应i、ii。测得H2的转化率及体系内的压强随时间的变化关系如图所示。
①T2温度下,反应达到平衡时SiHCl3(g)的转化率_______。
②T2温度下,反应i的标准平衡常数Kθ的计算式为_______。
(已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)的Kθ=,其中pθ=106Pa,pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压)。
③△H2_______0(填“>”或“<”),写出推理过程_______。
④要增大SiCl4(g)的转化率可以采取的措施有_______(写其中的一条即可)。
(3)研究发现,反应SiCl4(g)+SiH2Cl2(g)2SiHCl3(g)的活化能Ea=100kJ/mol。反应的活化能Ea、速率常数k、温度T满足关系:ln==-。
已知:R=8.3×10-3kJ/(mol·K);ln10=2.3
①若T1=300K,通过升高温度到595K,才能满足=108以加快反应速率;
②若T=300K,使用催化剂使活化能降低,满足=108以加快反应速率,Ea应减小。
上述②中Ea应减小_______kJ/mol(保留1位小数);对比①和②你得到的结论是_______。
二、工业流程题
4.(2020·山东潍坊·二模)“稀土之父”徐光宪对稀土萃取分离做出了巨大贡献。稀土是隐形战机、超导、核工业等高精尖领域必备的原料。钪(Sc)是稀土金属之一,如图是制备Sc的工艺流程。
已知:xNH4Cl•yScF3•zH2O是ScF3与氯化物形成的复盐沉淀,在强酸中部分溶解。“脱水除铵”是复盐沉淀的热分解过程。
据此回答:
(1)在空气中焙烧Sc2(C2O4)3只生成一种碳氧化物的化学方程式为 ________。
(2)图1是含Sc元素的离子与F-浓度和pH的关系。用氨调节溶液pH,调节3.5
(3)图2是“脱水除铵”过程中固体质量与温度的关系,其中在380℃到400℃会有白烟冒出,保温至无烟气产生,即得到ScF3,由图象中数据计算复盐中x:z=________;工艺流程中可回收利用的物质是________。
(4)传统制备ScF3的方法是先得到ScF3•6H2O沉淀,再高温脱水得ScF3,但通常含有ScOF杂质,原因是________(用化学方程式表示)。流程中将复盐沉淀后“脱水除铵”制得纯度很高的SeF3,其原因是________。
5.(2021·山东潍坊·统考二模)高纯砷(As)常用于制造砷化镓、砷化锗等半导体材料。工业上用含砷废料(主要成分为,含少量)为原料制取高纯砷的工艺流程(硫化—还原法)如下图所示:
已知:砷酸(H3AsO4)在酸性条件下有强氧化性,能被、氢碘酸等还原为亚砷酸(H3AsO3),H3AsO3在加热蒸发过程中会失水生成。时的值为。
回答下列问题:
(1)半导体材料中元素的化合价为_,“氧化(加压)”时发生反应的化学方程式为_。
(2)用溶液调溶液的时,的最小值为__(当溶液中某离子浓度为时,可认为该离子沉淀完全)。
(3)“还原”过程发生反应的离子方程式为___。
(4)过程中,检验还原砷酸后所得溶液中是否仍存在砷酸。需进行的实验操作是:取还原砷酸后的溶液于试管中,____(请补充完整)。
(5)工业上用硫化-还原法制取砷的优点是____。
6.(2022·山东潍坊·统考二模)钌(Ru)为重要的稀有元素,广泛应用于电子、航空航天、化工等领域。一种以含钌废料(主要成分为Ru,含有SiO2、Bi2O3等杂质)为原料制RuCl3的工艺流程如图:
已知:滤液1中Ru元素和Bi元素存在形式为RuO、BiO。
回答下列问题:
(1)“氧化碱浸”时,为提高钌的浸出率可采取的措施有____(任写一条),Ru发生反应的离子方程式为_____。
(2)滤液2的主要成分有NaCl、CH3CHO和____,反应1的离子方程式是___。
(3)金属钌与乙醇的质量比x和反应温度T对钌的回收率的影响如图所示,则回收钌较为适宜的条件是____。
(4)气体X经处理可以循环利用,“吸收”过程发生反应的化学方程式为____。
(5)可用氢还原重量法测定产品的纯度,其原理为2RuCl3+3H2=2Ru+6HCl。产品纯度进行测定时,所得数据见表:
实验序号
产品质量/g
固体Ru质量/g
①
5.000
2.0210
②
5.000
2.0190
③
5.000
2.0200
④
5.000
1.6200
则产品的纯度为____。
三、有机推断题
7.(2020·山东潍坊·二模)DL—m—酪氨酸是一种营养增补剂,能提高人体的免疫力。一种合成DL—m一酪氨酸的路线如下:
已知:①
②
③
回答下列问题:
(1)A的化学名称为 ________,F中含氧官能团的名称是________。
(2)E到F的反应类型为________。
(3)写出D到E的化学方程式________。
(4)化合物M是一种α-氨基酸,是H的同分异构体。满足以下条件的M的同分异构体有________种。
i.环上有两个处于邻位上的取代基,与FeCl3溶液不能发生显色反应;
ii.1molM与足量金属钠反应产生1.5molH2。
其中分子中存在两个手性碳原子,且能在浓硫酸催化加热条件下发生消去反应而消除旋光性,该异构体的结构简式为________、________(已知:分子中存在手性碳原子的分子叫手性分子,手性分子具有旋光性)。
(5)是合成药物扑热息疼的中间体。设计由苯酚和ClCH2—O—CH3制备的合成路线________(无机试剂任选。)
8.(2021·山东潍坊·统考二模)环吡酮胺H是一种光谱抗菌药,其合成路线如图所示(部分反应条件和生成物略去):
已知如下信息:
I.
II.
回答下列问题:
(1)A的名称为_____,B中官能团名称为_____。
(2)能鉴别D与E的试剂为_______(填序号)。
A.溶液 B.银氨溶液 C.溴水 D.氯化铁溶液
(3)写出D+F→G的化学方程式:____。
(4)C的同分异构体中,与C具有相同官能团且含有手性碳的结构简式为____。I()为环吡酮胺的衍生物,I的一种芳香族同分异构体M同时满足下列条件,写出M的结构简式____。
a.消耗
b.核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为
(5)设计以为原料(其他无机试剂任选)合成 的路线:___。
9.(2022·山东潍坊·统考二模)化合物M是一种医药中间体。实验室制备M的一种合成路线如图:
已知:①+
②RCNRCOONa
③
④RCOOHRCOCl
回答下列问题:
(1)A的化学名称是_______,D中含氧官能团的名称是_______。
(2)C→D的反应类型是_______。
(3)F的结构简式是_______。
(4)D与NaOH溶液反应的化学方程式是_______。
(5)写出符合下列条件的C的同分异构体的结构简式_______。
①苯环上有3个取代基
②能发生银镜反应
③核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为6:2:2:1:1
(6)参照上述合成路线,以苯酚和为原料(无机试剂任选),设计制备的合成路线_______。
参考答案:
1. 124 600℃时1-丁烯的平衡转化率高,催化剂活性强 1 正反应
【分析】(1)根据表格键能数据,△H=反应物总键能-生成物总键能;
(2)①催化剂的活性与温度有关;
②根据图中数据,列“三段式”计算解答;
(3)根据Qc与平衡常数K的关系分析判断反应进行的方向。
【详解】(1)根据表格键能数据,△H=反应物总键能-生成物总键能=8EC-H+2EC-C+ EC=C-6EC-H- EC-C- 2EC=C-EH-H=2EC-H+EC-C-EC=C-EH-H=2×412kJ•mol-1+348kJ•mol-1-612kJ•mol-1-436kJ•mol-1=+124kJ•mol-1;
(2)①催化剂的活性与温度有关,600℃时催化剂的活性最大,1-丁烯的平衡转化率高;
②根据图表数据,600℃达到平衡时,1-丁烯的转化率为25%,列“三段式”:
p(H2)= 80kPa×=2.5kPa,p(CH2=CHCH=CH2)=80kPa×=2.5kPa,p(CH3CH2CH=CH2)= 80kPa×=7.5kPa,则以H2表示的反应速率为v(H2)== 1kPa•h-1,平衡常数Kp=;
(3)在密闭容器中反应达到平衡后,再充入1.575mol1-丁烯和1.625mol1,3-丁二烯,n(CH3CH2CH=CH2)= 1.575mol+0.075mol=1.65mol,n(CH3CH2CH=CH2)= 1.625mol+0.025mol=1.65mol,则此时p(H2)= 80kPa×=0.5kPa,p(CH2=CHCH=CH2)=80kPa×=16.5kPa,p(CH3CH2CH=CH2)= 80kPa×=16.5kPa,Qc==0.5 kPa<K=,反应未达到平衡,向正反应方向移动。
【点睛】易错点为(2)的第二小题,在换算分压计算平衡常数和反应速率时,要注意反应系中含有未参与反应的水蒸气,水蒸气虽然没有参与反应,但在平衡体系中,也占有一定分压。
2. -49.5 kJ/mol p3>p2>p1 反应I是放热反应,反应是II吸热反应,温度高于300℃之后反应转化率主要由反应II决定 0.0167 p或 31 使用更高效的催化剂(增大催化剂比表面积)
【详解】(1)①反应热等于生成物总能量与反应物总能量的差,则反应I的△H1=(-200.5-242+3×0+393) kJ/mo1=- 49.5 kJ/mol;
②反应I的正反应是气体体积减小的过程,所以在其它条件不变时,增大压强,化学平衡正向移动,反应进行程度越大,CO2的平衡转化率就越大,根据图象可知CO2的平衡转化率:p3>p2>p1,因此压强大小关系为:p3>p2>p1;
反应I的正反应是放热反应;对于反应II:的△H2=(-110-242+3×0+393) kJ/mol=+41 kJ/mol,可见反应II的正反应是吸热反应,△H2>0,所以温度升高,反应II的化学平衡正向移动,有利于反应II的进行,使二氧化碳的转化率升高;
③反应II是气体体积不变的反应,无论反应进行到何程度,不会引起压强的变化,所以压强的改变就是因为反应I的进行。起始时气体总物质的量是n(始)=0.5 mol+1.0 mol=1.5mol,压强p kPa;平衡时压强为p kPa,由于在恒温恒容时,气体的体积比等于气体的压强之比,则平衡时气体总物质的量就是l mol,所以根据反应I:的系数关系可知:每反应消耗1 mol CO2,同时消耗3 mol H2,反应产生1 mol CH3OH和1 mol H2O,反应后气体物质的量减少2 mol,现在反应后减少了0.5 mol,则生成0.25mo1 CH3OH,同时生成0.25 mol H2O,消耗0.25 mol CO2,消耗0.75 mol H2;则平衡时CH3OH的分压是,所以反应速率v(CH3OH)=;
平衡时生成0.3 mol H2O(g),则反应II生成H2O的物质的量n(H2O)=0.3 mol-0.25 mol=0.05 mol,消耗CO2、H2的物质的量都是0.05 mol,因此平衡时各种气体的物质的量分别是n(CO2)=0.5 mol-0.25 mol-0.05 mol=0.2 mol,n(H2)=1.0 mol-0.75 mol-0.05 mol=0.2 mol,n(H2O)=0.3 mol,n(CH3OH)=0.25 mol,则反应I平衡分压p(CO2)=;p(H2)=,p(CH3OH)=, p(H2O)=,所以该反应的化学平衡常数Kp=;
(3)从该公式可以看到,活化能Ea就是直线斜率的相反数。a的斜率是-31,所以活化能就是31 kJ/mol;b相比a,斜率的相反数减小,也就是活化能降低,所以改变的条件是使用了催化剂。
3.(1)SiCl4(g)+2H2(g)SiH2Cl2(g)+2HCl(g) △H=(2a-2b+48)kJ·mol-1
(2) 80% < T2>T1,T2时SiHCl3(g)的转化率为80%,T1温度下SiHCl3(g)的转化率是90%,降低温度,SiHCl3(g)转化率升高,反应ⅱ是放热反应,△H2<0 升高温度,减小压强,及时移走产物等
(3) 45.8 生产中提高反应速率,研制催化剂比提高反应温度更有意义
【详解】(1)H2(g)还原SiCl4(g)生成SiH2Cl2(g)的化学方程式为SiCl4(g)+2H2(g)SiH2Cl2(g)+2HCl(g),已知①SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g) △H1=akJ/mol
②SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g) △H2=bkJ/mol
③2SiHCl3(g)SiCl4(g)+SiH2Cl2(g) △H3=48kJ/mol
2(反应①-反应②)+反应③可得反应SiCl4(g)+2H2(g)SiH2Cl2(g)+2HCl(g),则反应的△H=2(△H1-△H2)+△H3=(2a-2b+48)kJ·mol-1,因此H2(g)还原SiCl4(g)生成SiH2Cl2(g)的热化学方程式为SiCl4(g)+2H2(g)SiH2Cl2(g)+2HCl(g) △H=(2a-2b+48)kJ·mol-1;
(2)①由图象可知,T2温度下,反应达到平衡时H2的转化率为80%,则消耗H2的物质的量为2.4mol,设消耗SiCl4(g)的物质的量为x,消耗SiHCl3的物质的量为y,则列三段式有:
则有2x+y=2.4,又T2温度下,达到平衡时的压强为1.32×106Pa,起始压强为1.0×106Pa,则,化简为3x+2y=4,解得x=0.8,y=0.8,因此达到平衡时SiHCl3的转化率为;
②由①可知,T2温度下,达到平衡时n(SiCl4)=n(SiHCl3)=0.2mol,n(H2)=0.6mol,n(HCl)=(3.2+2.4)=5.6mol,则反应i的标准平衡常数Kθ=;
③结合①计算可得,T1温度下,SiHCl3的转化率为90%,而T2温度下SiHCl3(g)的转化率为80%,根据图象,T2温度下反应先达到平衡,因此T2>T1,则T2→T1为降低温度,SiHCl3(g)转化率升高,因此反应ⅱ是放热反应,即△H2<0;
④根据反应2SiHCl3(g)SiCl4(g)+SiH2Cl2(g) △H3=48kJ/mol,升高温度,减小压强,及时移走产物等方式均可增大SiCl4(g)的转化率;
(3)上述②中,若T=300K,使用催化剂使活化能降低,满足=108以加快反应速率,此时ln108=-,则,因此Ea应减小45.8kJ/mol,上述①中,升高温度到595K,满足=108以加快反应速率,此时ln108==,则,Ea增大,因此生产中提高反应速率,研制催化剂比提高反应温度更有意义。
4. 2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2 pH<3.5沉淀会在强酸中部分溶解,pH>4.2会生成钪的氢氧化物杂质 1:2 NH3和HCl ScF3+H2O=ScOF+2HF 脱铵时NH4Cl分解,生成HCl,抑制Sc3+水解
【分析】在空气中焙烧Sc2(C2O4)3只生成一种碳氧化物CO2和Sc2O3,在浓盐酸、氟化铵等条件下生成复盐xNH4Cl•yScF3•zH2O,脱水,脱铵,得ScF3,最后用钙还原生成钪(Sc)单质。
【详解】(1)在空气中焙烧Sc2(C2O4)3只生成一种碳氧化物CO2和Sc2O3,化学方程式为2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2。故答案为:2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2;
(2)根据图1,含Sc元素的离子与F-浓度和pH的关系,用氨调节溶液pH,调节3.5
(3)“脱水除铵”过程中,在380℃到400℃会有白烟冒出,白烟是氯化铵小颗粒,保温至无烟气产生,即得到ScF3,故在200℃到300℃为失水过程,则xNH4Cl•yScF3•zH2O中x:y= =0.06:0.12=1:2,由图象中数据计算复盐中x:z=1:2;工艺流程中可回收利用的物质是NH3和HCl。故答案为:1:2;NH3和HCl;
(4)ScF3•6H2O沉淀,高温脱水得ScF3,通常含有ScOF杂质,原因是ScF3部分水解,ScF3+H2O=ScOF+2HF。流程中将复盐沉淀后“脱水除铵”制得纯度很高的SeF3,其原因是脱铵时NH4Cl分解,生成HCl,抑制Sc3+水解。故答案为:ScF3+H2O=ScOF+2HF;脱铵时NH4Cl分解,生成HCl,抑制Sc3+水解。
5. +3价 2.8 加入足量氢碘酸,然后加入几滴淀粉溶液,振荡,若溶液变蓝色,说明存在砷酸,反之,无砷酸 制取的砷纯度高,H2S可循环使用,避免对空气造成污染
【详解】(1)根据化合物中各元素化合价代数和为0,砷化合价为-3价,则半导体材料中元素的化合价为+3价,“氧化(加压)”时与水、氧气反应生成H3AsO4和硫,发生反应的化学方程式为;
(2) 时的值为,用溶液调溶液的时,目的是除铁,,c(OH-)=10-11.2,c(H+)=10-2.8,的最小值为2.8;
(3)“还原”过程二氧化硫与H3AsO4反应生成H3AsO3,发生反应的离子方程式为;
(4)过程中,检验还原砷酸后所得溶液中是否仍存在砷酸。需进行的实验操作是:取还原砷酸后的溶液于试管中,加入足量氢碘酸,然后加入几滴淀粉溶液,振荡,若溶液变蓝色,说明存在砷酸,反之,无砷酸;
(5)工业上用硫化-还原法制取砷的优点是制取的砷纯度高,H2S可循环使用,避免对空气造成污染。
6.(1) 适当升高温度、增大碱的浓度、将废料粉碎等(任写一条) Ru+2OH- +3ClO- =RuO+H2O+3Cl-
(2) Na2SiO3、NaBiO2 RuO+CH3CH2OH+2H2O=Ru(OH)4↓+CH3CHO+2OH-
(3)x=1:2.5、T=50
(4)2RuO4+16HCl=2RuCl3+5Cl2↑+8H2O
(5)83%
【分析】含钌废料(主要成分为Ru,含有SiO2、Bi2O3等杂质),经过次氯酸钠氧化、氢氧化钠碱浸后,根据给定已知信息可知,Ru元素和Bi元素以RuO、BiO存在形式留在滤液1中,同时SiO2与NaOH反应生成可溶于水的硅酸钠、还有反应得到的氯化钠也是滤液1的溶质之一,后经过乙醇还原RuO得到Ru(OH)4沉淀和滤液2,Ru(OH)4再被氯酸钠氧化后蒸馏得到RuO4(g)后被盐酸吸收,经反应可得到氯气、RuCl3和水,则推知气体X为氯气,据此分析。
(1)
适当升高温度、增大碱的浓度、将废料粉碎等均可提高反应速率,继而提高钌的浸出率;主要成分为Ru的含钌废料在碱性条件下被次氯酸钠氧化为RuO,次氯酸根离子被还原为氯离子,根据氧化还原反应的配平原则可知,该反应的离子方程式为:Ru+2OH- +3ClO- =RuO+H2O+3Cl-,故答案为:适当升高温度、增大碱的浓度、将废料粉碎等(任写一条);Ru+2OH- +3ClO- =RuO+H2O+3Cl-;
(2)
根据上述分析可知,结合滤液1的成分前后联系可知,滤液2中除了生成氯化钠、乙醛以外,还有NaBiO2和Na2SiO3;结合已知信息可知乙醇被氧化为乙醛,RuO被还原为Ru(OH)4,再根据氧化还原的配平原则可知,该反应的离子方程式为:RuO+CH3CH2OH+2H2O=Ru(OH)4↓+CH3CHO+2OH-,故答案为:Na2SiO3、NaBiO2;RuO+CH3CH2OH+2H2O=Ru(OH)4↓+CH3CHO+2OH-。
(3)
金属钌与乙醇的质量比x对钌的回收率的影响变化趋势可看出,随着x比值不断减小,钌的回收率不断增大,当x=1:2.5时,其回收率达到94%左右,再减小x的值,钌的回收率增大不明显,所以最佳的质量比x取x=1:2.5,同理,观察随着反应温度T的增大,钌的回收率不断增大,当T=50时,其回收率达接近96%左右,再升高温度,变化非常微弱,反而增大成本,所以选取最佳温度为T=50,故答案为:x=1:2.5、T=50;
(4)
结合上述分析推知气体X为氯气,RuO4属于高价态氧化物,类似于PbO2或MnO2与浓盐酸的反应原理,RuO4与盐酸反应可生成氯气、RuCl3和水,即“吸收”过程涉及的化学方程式可表示为:2RuO4+16HCl=2RuCl3+5Cl2↑+8H2O;
(5)
根据上述数据可知,第④组实验数据误差较大,应舍去,所以上述前三组实验得到的固体Ru质量的平均值为,则根据2RuCl3+3H2=2Ru+6HCl可知,参加反应的RuCl3的质量为,因产品质量为5.000g,所以产品的纯度为=83%。
7. 间甲基苯酚或3-甲基苯酚 羟基、醚键 加成反应 2+O2+2H2O 7
【分析】A为,在光照条件下,与氯气发生取代反应生成B,B为,B在NaOH水溶液中发生水解,再酸化后生成C,C为,根据信息②C和ClCH2—O—CH3发生取代反应生成D,D为,D在铜作用下催化氧化生成E,E为,E与HCN发生加成反应生成F,F为,F与氨经过取代反应生成G,G水解后生成H,H在硫酸和乙酸中制得产品。
【详解】(1)A为,化学名称为间甲基苯酚或3-甲基苯酚,F为,含氧官能团的名称是羟基、醚键。故答案为:间甲基苯酚或3-甲基苯酚;羟基、醚键;
(2)与HCN发生加成反应生成F,F为,E到F的反应类型为加成反应。故答案为:加成反应;
(3)D在铜作用下催化氧化生成E,D到E的化学方程式2+O2+2H2O。故答案为:2+O2+2H2O;
(4)化合物M是一种α-氨基酸,是H的同分异构体。i.环上有两个处于邻位上的取代基,与FeCl3溶液不能发生显色反应,没有酚羟基;ii.1molM与足量金属钠反应产生1.5molH2,除羧基外还有两个醇羟基。满足条件的M的同分异构体有7种,分别是:、、、、、、,其中分子中存在两个手性碳原子,且能在浓硫酸催化加热条件下发生消去反应而消除旋光性,该异构体的结构简式为、。
故答案为:7;、;
(5)是合成药物扑热息疼的中间体,由苯酚和ClCH2—O—CH3制备,在引入氨基过程中,要用浓HNO3进行硝化反应,酚羟基易被氧化,需进行保护,合成路线如下:。
故答案为:。
8. 2-丙醇 酮羰基 AC +HCl或+HCl 或
【分析】由合成路线可知,整个合成有两条路线,路线1为A→B→C→D;路线2为甲苯→C7H6O2→E→F。根据C的结构简式和A的分子式,结合已知信息I,可推出A为CH3CH(OH)CH3,A催化氧化生成B,B为CH3COCH3。根据E的结构简式和甲苯的结构简式,可推出甲苯先氧化为苯甲酸,然后苯环加氢得到E,由E→F→G发生已知信息II的反应,推出G为,G在CH3COONa存在条件下和NH2OHHCl反应得到环吡酮胺H,据此分析解答。
【详解】(1)根据以上分析,A为CH3CH(OH)CH3,名称为2-丙醇,B为CH3COCH3,含有的官能团名称为酮羰基,故答案为:2-丙醇;酮羰基;
(2) A.因为D中含有碳碳双键、酯基,而E中含有羧基,溶液可与羧基反应产生气泡,故可鉴别D与E;
B.由于D、E均不含醛基,故用银氨溶液不能鉴别D与E;
C.D中含碳碳双键,D能与溴水反应而使溴水褪色,E与溴水不反应,故可鉴别D与E;
D.D、E均无酚羟基,与氯化铁溶液均不反应,故用氯化铁溶液不能鉴别D与E;
答案选AC;
(3) D+F→G发生的是已知信息II的过程第2步反应,由E→F可知F,-OH被-Cl取代,故F为 ,D+F→G的化学方程式为:+HCl;
(4)C的结构简式为,含有的官能团为碳碳双键、羧基,且有5个C,8个H,且含有手性碳,则其结构简式为。I()的同分异构体M是芳香族化合物,则含有苯环,根据条件a,消耗可知,属于酚,且含有2mol酚羟基,根据I的分子式C6H7O2N,M分子中还含有1个-NH2,根据条件b,核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为,则具有对称结构,则M的结构简式为: 或;
(5)逆向合成分析:若要制备,则需要发生类似G→H的反应,该步反应物为;根据所给原料,需要和发生类似D+F→G的反应生成 ;和发生酯化反应可生成,据此写出合成路线为:。
9.(1) 对甲基苯酚(或4-甲基苯酚) 羟基、羰基
(2)取代反应
(3)
(4)+2NaOH+H2O+NaCl
(5)、
(6)
【分析】根据有机物C的结构可以反推出,有机物B与HCHO反应生成有机物C,根据B的分子式可知有机物B的结构为;有机物A与CH3COCl反应生成有机物B,根据有机物A的分子式可知,有机物A为;有机物C与浓盐酸反应生成有机物D,结合有机物D的分子式可以得到D为;D与NaCN发生取代反应生成E,有机物E与CH3CHO发生已知反应①生成有机物F,结合有机物G的结构可以得到有机物F的结构为,则E的结构简式为,据此分析解答。
(1)
A的结构简式为,则A的化学名称为对甲基苯酚(或4-甲基苯酚),D的结构简式为,其中含氧官能团为羟基、羰基;
(2)
有机物C与浓盐酸反应生成有机物D,C的结构简式为,D为,可知—OH被Cl原子所取代,因此C→D为取代反应;
(3)
由上述分析可知,F的结构简式为;
(4)
D的结构简式为,分子中酚羟基和Cl原子均能与NaOH反应,因此产物为,故反应的化学方程式为+2NaOH+H2O+NaCl;
(5)
C的结构简式为,其同分异构体苯环上有3个取代基,能发生银镜反应,说明含有醛基,又核磁共振氢谱有5组峰,说明含有5种不同环境的氢原子,峰面积之比为6:2:2:1:1,满足条件的结构有、;
(6)
结合题干G→M的反应和已知信息④,以苯酚和为原料制备,可先与SOCl2反应生成,在与苯酚反应生成,与I2单质反应得到,故合成路线为:。
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