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大题冲关4时间:50分钟　分值:58分
二、非选择题:本题共4小题,共58分。　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　
15.(15分)[2025·安徽合肥示范中学质检] 碘苯是无色有特殊气味的液体,常用于生物活性分子的合成,难溶于水,可溶于氯仿、乙醚和乙醇。一种重氮化制备碘苯的方法如下:
实验原理:
①重氮化:
②生成碘苯:+KI+N2↑+KCl
已知:重氮盐在酸性水溶液中受热时,会发生下列副反应:
+H2O+N2↑+HCl
实验步骤:
Ⅰ.烧杯中加入浓盐酸、蒸馏水,再加入2 g苯胺溶解,控制温度不超过5 ℃,慢慢滴入NaNO2溶液,不断搅拌,至重氮化反应完成;
Ⅱ.在上述得到的重氮盐溶液中慢慢加入KI溶液,搅拌混合均匀后,加热并保持温度50 ℃至无气体放出;
Ⅲ.冷却,倒去上层水,再加入稀NaOH溶液至碱性,进行水蒸气蒸馏;
Ⅳ.从馏分中分离出碘苯,洗涤,加入无水MgSO4干燥,再次蒸馏收集馏分,得到2 g产品。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ中控制温度不超过5 ℃的方法是　　　　　　。
(2)步骤Ⅱ中KI溶液需慢慢加入重氮盐溶液中,原因是　　 　 　 　 　 　　 　 　 　 　 　; 重氮化反应完成后,溶液中剩有稍过量的HNO2,遇淀粉-KI变蓝,并产生NO,可用于检验重氮化作用是否完成,写出该检验反应的离子方程式:　 　 　 　 　 　 　。
(3)步骤Ⅲ中加入NaOH溶液的目的是 　 　 　 　 　 　　。
(4)步骤Ⅳ中从馏分中分离出的碘苯因混有I2通常为红棕色,可加入下列　　　　进行洗涤(填标号)。
A.CHCl3 B.NaHSO3溶液 C.C2H5OH D.H2O
(5)步骤Ⅳ中再次蒸馏时用到的玻璃仪器有酒精灯、温度计、尾接管、蒸馏烧瓶、　　　　和　;
碘苯的产率为　　　　%(保留一位小数;摩尔质量:苯胺93 g·mol-1,碘苯204 g·mol-1)。
(6)碘苯在有机合成中易与金属Mg反应生成格氏试剂C6H5MgI,原因除了Mg的还原性强外,还可能是　 　 　 　 　 　　 　 　 　 　 　　 　 　 　 　 　　。
16.(14分)[2025·河北沧州模拟] 利用绿柱石(主要化学成分为BeO、Al2O3、SiO2,还含有少量FeO和Fe2O3)冶炼Be的一种工艺流程如下。
已知:①铍的性质与处于元素周期表对角线的铝相似。
②氯化铍在熔融态时较难电离。
③在强碱性条件下,Be元素以[Be(OH)4]2-形式存在。
(1)“熔炼”的目的是通过改变绿柱石晶相中的稳定结构增强其反应活性,气体A是　　　　　　。
(2)“滤渣1”的成分为　　　　　　,“溶浸”工序、“沉铁”工序所加试剂改为稀硫酸、氨水和过氧化氢会更好,这是由于　　 　 　 　 　 　　 　 　 　 　 　。
(3)“沉铍”时若使用NaOH溶液,将导致铍的产率降低,用离子方程式解释原因: 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　。
(4)“灼烧”工序的化学方程式为　　 　 　 　 　 　　 　 　 　 　 　。
(5)“高温反应”时镁或铍均会和氧气反应,需在惰性气氛中进行,　　　　(填“能”或“不能”)选择N2气氛。氯化铍熔融盐电解法也可以制备铍,但在电解过程中需要加入一定量NaCl,加入NaCl的作用是　 　 　 　 　 　 　　 　 　 　 　 　　。
(6)该流程中能循环使用的物质有HF、NH3和　　　　　　(填化学式)。
17.(15分)“碳达峰”和“碳中和”是应对气候变化的重要策略,以CO2为原料合成甲醇可以减少CO2的排放,可以更快地实现“碳达峰”和“碳中和”。回答下列问题。
Ⅰ.CO2和H2生成甲醇涉及的反应如下:
主反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.5 kJ·mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
(1)反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH3=　　　　kJ·mol-1。
(2)T ℃ 时,在主、副反应的混合体系中,平衡时,生成甲醇的选择性[CH3OH选择性=×100%]随压强的变化如图所示。
①增大压强,甲醇的选择性增大的原因是 　 　 　 　 　 　　。
②T ℃ 时,若在密闭容器中充入2 mol CO2和2.8 mol H2,在压强为p Pa时,生成0.6 mol CO,则T ℃时,主反应的压强平衡常数Kp=　　　　Pa-2。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
Ⅱ.催化剂的性能测试:一定条件下使CO2、H2混合气体通过反应器,检测反应器出口气体的成分及其含量,计算CO2的转化率和CH3OH的选择性以评价催化剂的性能。
(3)230 ℃ 时,测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比为n(CH3OH)∶n(CO2)∶n(CO)=
5∶18∶1,则该温度下CO2的转化率为　　　　　。
(4)其他条件相同时,反应温度对CO2的转化率和CH3OH的选择性的影响如图甲、乙所示。
①由图甲判断,实验中反应未达到化学平衡状态的点为　　　　。
②温度高于260 ℃时,CO2平衡转化率升高的原因是 　 　 　 　 　 　　。
③温度相同时,CH3OH选择性的实验值略高于平衡值(见图乙),从化学反应速率的角度解释原因: 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　。
18.(14分)[2025·陕西等八省联考模拟] 化合物J具有抗肿瘤活性,可由如下路线合成(略去部分试剂和条件)。
回答下列问题:
(1)A的结构简式是　　　　　　　　,B的官能团名称是　　　　　　。
(2)下列说法错误的是　　　　(填标号)。
A.E有顺反异构体　　　　　　　　　　　　　　B.A可与FeCl3溶液发生显色反应
C.E→F的反应中有乙醇生成 D.F→G的反应类型为取代反应
(3)J的结构简式中标注了碳原子a~d,其中手性碳原子是　　　　。
(4)D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能发生银镜反应;②核磁共振氢谱显示4组峰,且峰面积之比为9∶3∶1∶1
写出其中一种的结构简式:　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)某同学结合J的合成路线,设计了化合物K()的一种合成路线。该路线中L和M的结构简式分别为　　　　　　　　和　　　　　　　　。
已知:R—CHO+CH3CHOR—CHCHCHO+H2O
大题冲关4
15.(1)冰水浴
(2)使反应不过于剧烈,避免氮气冲出发生安全事故
2HNO2+2H++2I-I2+2NO↑+2H2O
(3)使苯酚生成苯酚钠,确保蒸馏的时候不被蒸馏出来,确保产品更纯
(4)B
(5)直形冷凝管　锥形瓶　45.6
(6)C—I的键能小,参与化学反应时容易断裂
[解析] (1)步骤Ⅰ中控制温度不超过5 ℃的方法是冰水浴。
(2)为控制反应速率,使反应不过于剧烈,同时因为产生了氮气,避免气体冲出发生安全事故。根据重氮化反应完成后,溶液中剩有稍过量的HNO2,遇淀粉-KI变蓝,并产生NO,该检验反应的离子方程式是2HNO2+2H++2I-I2+2NO↑+2H2O。
(3)苯酚是副产品,加入稀氢氧化钠溶液,使其生成苯酚钠,在蒸馏的时候,苯酚钠不被蒸馏出来,确保产品更纯。
(4)碘苯因混有I2通常为红棕色,要除去其中的I2,加入亚硫酸氢钠溶液,可以与碘反应:I2+HS+H2O2I-+S+3H+,故答案选B。
(5)该蒸馏操作需要使用直形冷凝管,并且利用锥形瓶收集馏分。2 g苯胺溶解反应制取碘苯,二者在方程式中的物质的量关系为1∶1,所以碘苯的产率为×100%≈45.6%。
(6)因为C—I的键能小,参与化学反应时容易断裂。
16.(1)CO2
(2)H2SiO3、CaSO4　浓硫酸和FeO发生反应放出SO2污染性气体
(3)Be2++4OH-[Be(OH)4]2-
(4)(NH4)2BeF4BeF2+2NH3↑+2HF↑
(5)不能　增强熔融盐导电性
(6)(NH4)2SO4
[解析] 绿柱石(主要化学成分为BeO、Al2O3、SiO2,还含有少量FeO和Fe2O3)加入石灰石熔炼,SiO2、Al2O3、BeO分别与CaCO3反应生成CaSiO3、铝酸钙、铍酸钙和二氧化碳,加入浓硫酸溶浸,浸出液中含有BeSO4、Al2(SO4)3、
Fe2(SO4)3,滤渣1为H2SiO3和CaSO4,向滤液中加入硫酸铵沉铝,过滤得到滤液和铝铵矾,在滤液中加氨水调节pH使铁离子转化为沉淀,滤渣2为氢氧化铁,过滤后滤液中含有BeSO4、(NH4)2SO4,再向溶液中加入氨水沉铍得到氢氧化铍,过滤后向氢氧化铍中加入HF、NH3,得到(NH4)2BeF4,(NH4)2BeF4灼烧得到BeF2、NH3和HF,BeF2和镁在高温下反应生成Be。
(1)“熔炼”过程中SiO2、Al2O3、BeO分别与CaCO3反应生成CaSiO3、铝酸钙、铍酸钙和二氧化碳,气体A为二氧化碳。
(2)加入浓硫酸进行溶浸,浸出液中含有BeSO4、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3,滤渣1为H2SiO3和微溶物CaSO4。“溶浸”工序、“沉铁”工序所加试剂改为稀硫酸、氨水和过氧化氢会更好,这是因为浓硫酸具有强氧化性,浓硫酸和FeO发生反应放出SO2污染性气体。
(3)由题给信息可知,Be的性质与Al类似,在强碱性条件下,Be元素以[Be(OH)4]2-形式存在,若使用NaOH溶液,会生成[Be(OH)4]2-,因此会降低Be的沉淀率,导致Be的产率降低,离子方程式为Be2++4OH-[Be(OH)4]2-。
(4)根据流程图可知,灼烧时(NH4)2BeF4分解生成BeF2、NH3和HF,反应方程式为(NH4)2BeF4BeF2+2NH3↑+2HF↑。
(5)不能选择N2气氛,因为高温下,Be、Mg皆能与N2发生反应生成氮化物。氯化铍在熔融态时较难电离,熔融氯化铍电解制Be时加入NaCl的作用是增强熔融盐导电性。
(6)根据元素守恒可知沉铍后的滤液中含有(NH4)2SO4,灼烧过程中会产生HF和NH3,故该流程中能循环使用的物质是(NH4)2SO4、HF、NH3。
17.(1)-90.7
(2)①主反应正反应为气体分子数减小的反应,副反应为气体分子数不变的反应,故增大压强,主反应向正反应方向移动,甲醇的选择性增大　②
(3)25%
(4)①ABCD　②温度升高,主反应逆向进行,副反应正向进行,温度高于260 ℃时,副反应正向进行的程度大于主反应逆向进行的程度　③温度相同时,主反应的速率大于副反应,单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量多
[解析] (1)根据盖斯定律可知,ΔH3=ΔH1-ΔH2=
(-49.5 kJ·mol-1)-(+41.2 kJ·mol-1)=-90.7 kJ·mol-1。
(2)①加压,反应向气体分子数减小的方向移动,则增大压强,甲醇的选择性增大的原因是主反应正反应为气体分子数减小的反应,副反应为气体分子数不变的反应,故增大压强,主反应向正反应方向移动,甲醇的选择性增大。
②由图可知,T ℃平衡时,甲醇的选择性为40%,此时生成0.6 mol CO,则生成0.4 mol的甲醇,根据主反应可知,
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
开始n/mol　　　　2　　　2.8　　　　　0　　　　0
转化n/mol　　　 0.4　　 1.2　　　　 0.4　　　0.4
平衡n/mol　　　 1.6　　 1.6　　　　 0.4　　　0.4
根据副反应可知,
平衡时总物质的量:1 mol+1 mol+0.6 mol+1 mol+0.4 mol=4 mol,平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水蒸气的分压分别为p Pa、p Pa、p Pa、p Pa,则T ℃时,主反应的压强平衡常数Kp== Pa-2。
(3)230 ℃时,测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比为n(CH3OH)∶n(CO2)∶n(CO)=5∶18∶1,假设生成的CH3OH的物质的量为5 mol,则生成的CO的物质的量为1 mol,剩余的CO2的物质的量为18 mol,根据碳原子守恒,起始的CO2的物质的量为5 mol+18 mol+1 mol=24 mol,则该温度下CO2转化率的计算式为×100%=25%。
(4)①由图甲可知在不同温度下,CO2转化率的实验值均小于平衡值,说明实验中反应均未达到化学平衡状态,故答案为ABCD。
②主反应为放热反应,副反应为吸热反应,温度升高,主反应逆向移动,副反应正向移动,温度高于260 ℃时,副反应正向移动的程度大于主反应逆向移动的程度,所以CO2平衡转化率随温度升高还在增大。
③由图可知,温度相同时,CH3OH选择性的实验值略高于平衡值,从化学反应速率的角度看原因是温度相同时,主反应的速率大于副反应,单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量多。
18.(1)　碳溴键(或溴原子)
(2)D　(3)c　(4)4　(CH3)3CC(CH3)(OH)CHO、
HCOOCH(CH3)C(CH3)3、(CH3)3CCH(CHO)OCH3、(CH3)3COCH(CH3)CHO(任写一种)
(5)　
[解析] 分析合成路线,根据B、C的结构简式以及A的分子式可知,A与B发生取代反应生成C与HBr,A的结构简式为;C与D发生取代反应生成E和HBr;E在酸性条件下发生水解,生成和CH3CH2OH,中一个C原子上连有2个羟基时,结构不稳定,最终转化成F();对比F的分子式和G的分子式,结合H的结构简式可知,F与CH3NO2发生加成反应生成G();G中的醛基(—CHO)被氧化剂氧化为羧基(—COOH),并与CH3OH在浓硫酸的作用下发生酯化反应生成H;H与H2在催化剂的作用下发生还原反应,H中的硝基(—NO2)被还原为氨基(—NH2),生成I;I脱去一分子CH3OH,发生分子内成环反应生成J,据此解答。
(1)由分析可知,A的结构简式为;根据B的结构简式,可知B中的官能团名称为碳溴键(或溴原子)。
(2)E中碳碳双键上的两个C原子均连接了不同的原子或原子团,则E有顺反异构体,A项正确;A为,分子中含有酚羟基,可与FeCl3溶液作用显紫色,B项正确;由分析可知,E→F的过程中有乙醇生成,C项正确;由分析可知,F→G的反应类型为加成反应,D项错误。
(3)手性碳原子是指与四个各不相同的原子或基团相连的碳原子,分析J的结构简式,可知c为手性碳原子。
(4)D的分子式为C7H14O2,其同分异构体满足条件:①能发生银镜反应,说明含有醛基(—CHO)或甲酸酯基(HCOO—),②核磁共振氢谱显示4组峰,且峰面积之比为9∶3∶1∶1,说明存在四种不同化学环境的氢原子,且个数之比为9∶3∶1∶1,满足条件的同分异构体有:(CH3)3CC(CH3)(OH)CHO、HCOOCH(CH3)C(CH3)3、(CH3)3CCH(CHO)OCH3、(CH3)3COCH(CH3)CHO,共4种。
(5)分析题给已知条件,可知R—CHO与CH3CHO先加成后消去生成R—CHCHCHO和H2O,根据L与CH3CHO在相同条件下反应生成类似产物,可知L为一元醛,由产物()的结构简式,可逆推出L的结构简式为;由K的结构简式及生成K的反应条件逆推,可知C8H15NO4的结构简式为;M被氧化剂氧化生成,结合F→G反应,可知M的结构简式为。

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