萜品醇可作为消毒剂、抗氧化剂、医药和溶剂。合成a-萜品醇G的路线之一如下:
已知:RCOOC2H5
请回答下列问题:
(1)A所含官能团的名称是________________。
(2)A催化氢化得Z(C7H12O3),写出Z在一定条件下聚合反应的化学方程式:
_______________________________________________________________。
(3)B的分子式为_________;写出同时满足下列条件的B的链状同分异构体的结构简式:_____________。
① 核磁共振氢谱有2个吸收峰 ② 能发生银镜反应
(4) B → C、E → F的反应类型分别为_____________、_____________。
(5)C → D的化学方程式为____________________________________________。
(6)试剂Y的结构简式为______________________。
(7)通过常温下的反应,区别E、F和G的试剂是______________和_____________。
(8)G与H2O催化加成得不含手性碳原子(连有4个不同原子或原子团的碳原子叫手性碳原子)的化合物H,写出H的结构简式:________________________。
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(12分)下表是不同温度下水的离子积数据:
温度 / ℃ | 25 | t1 | t2 |
水的离子积常数 | 1×10-14 | α | 1×10-12 |
试回答下列问题:
(1)若25<t1<t2,则α________1×10-14(填“>”“<”或“=”),作出此判断的理由是________________________________________________________。
(2)已知25℃时饱和NaHCO3溶液的PH>7,则此温度下饱和NaHCO3溶液中各离子浓度关
系正确的是______________
A.c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)>c(CO)
B.c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+c(CO)+c(OH-)
C.c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)
D.c(OH-)=c(HCO)+c(H2CO3)+c(H+)
(3)t2℃下,将pH=11的苛性钠溶液V1 L与pH=1的稀硫酸V2 L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和),所得混合溶液的pH=2,则V1∶V2=___________。此溶液中各种离子的浓度由大到小的排列顺序是____________________。
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(12分)已知可逆反应CO + H2O (g) CO2 + H2,在830K温度下达到平衡。
(1)其化学平衡常数K的表达式为K=________。
(2)830K时,若起始时:c (CO) = 2 mol/L,c (H2O) = 3 mol/L,平衡时CO的转化率为60%,水蒸气的转化率为______________;K值为______________。
(3)830K,若只将起始时c (H2O)改为6 mol/L,则水蒸气的转化率为____________。
(4)若830K时,起始浓度c (CO)=a mol/L,c (H2O)=b mol/L,H2的平衡浓度c (H2)=c mol/L,
①a、b、c之间的关系式是____________________________________;
②当a = b时,a= ________c。
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(12分)香豆素是用途广泛的香料,合成香豆素的路线如下(其他试剂、产物及反应条件均省略):
(1)Ⅰ的分子式为_____________;
(2)反应②的反应类型是_____________,反应④的反应类型是_____________。
(3)香豆素在过量NaOH溶液中完全水解的化学方程式为_______________________。
(4)Ⅴ是Ⅳ的同分异构体,Ⅴ的分子中含有苯环且无碳碳双键,苯环上含有两个邻位取代基,能发生银镜反应。Ⅴ的结构简式为_______________(任写一种)。
(5)一定条件下,与CH3CHO能发生类似反应①、②的两步反应,最终生成的有机物的结构简式为_____________。
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(14分)研究表明:丰富的CO2完全可以作为新碳源,解决当前应用最广泛的碳源(石油和天然气)到本世纪中叶将枯竭的危机,同时又可缓解由CO2累积所产生的温室效应,实现CO2的良性循环。
(1)目前工业上有一种方法是用CO2和H2在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图1表示恒压容器中0.5 mol CO2和1.5 mol H2转化率达80%时的能量变化示意图。写出230℃该反应的热化学方程式: _______________ 。
(2)在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中,通入2mol CO2和3mol H2,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上图2所示。
①能说明该反应已经达到平衡状态的是_______________。(选填编号)
A.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗1.2mol H2,同时生成0.4molH2O
D.该体系中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1,且保持不变
②计算该温度下此反应的平衡常数K=________。(保留两位有效数字)。若改变条件 (填选项),可使K=1。
A.增大压强
B.增大反应物浓度
C.降低温度
D.升高温度
E.加入催化剂
(3)某甲醇燃料电池原理如图1所示。
①M区发生反应的电极反应式为_________________________。
②用上述电池做电源,用图2装置电解饱和食盐水(电极均为惰性电极),则该电解的总反应离子方程式为: 。假设溶液体积为300 mL,当溶液的pH值变为13时(在常温下测定),理论上消耗甲醇的质量为_______(忽略溶液体积变化)。
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两种有机物A和B可以互溶,有关性质如下:
相对密度(20℃) | 熔点 | 沸点 | 溶解性 | |
A | 0.7893 | -117.3°C | 78.5°C | 与水以任意比混溶 |
B | 0.7137 | -116.6°C | 34.5°C | 不溶于水 |
(1)若要除去A和B的混合物中少量的B,可采用_____________(填代号)方法即可得到A。
a.重结晶 b.蒸馏 c.萃取 d.加水充分振荡,分液
(2)将有机物A置于氧气流中充分燃烧,实验测得:生成5.4 g H2O和8.8 g CO2,消耗氧气6.72 L(标准状况下),则该物质的最简式为_____________,若要确定其分子式,是否必需有其它条件_________(填“是”或“否”)。 已知有机物A的质谱、核磁共振氢谱如下图所示,则A的结构简式为_____________。
(3)若质谱图显示B的相对分子质量为74,红外光谱如图所示,则B的结构简式为_________________,其官能团的名称为_________________。
(4)准确称取一定质量的A和B的混合物,在足量氧气中充分燃烧,将产物依次通过足量的无水氯化钙和碱石灰,发现质量分别增重19.8g和35.2g。计算混合物中A和B的物质的量之比___________。
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氢气是一种清洁能源,氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点。
(1)纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂。一定温度下,在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10mol水蒸气发生反应:2H2O(g)2H2(g)+O2(g)△H = +484kJ·mol—1,不同时段产生O2的量见下表:
时间/min | 20 | 40 | 60 | 80 |
n(O2)/mol | 0.0010 | 0.0016 | 0.0020 | 0.0020 |
上述反应过程中能量转化形式为光能转化为 能,达平衡过程中至少需要吸收光能为 kJ。
(2)现有反应:CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g) △H<0,在相同温度和相同体积下进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表:
物质的量 | CO | H2 O | CO2 | H2 |
甲 | a mol | a mol | 0 mol | 0 mol |
乙 | 0mol | 0 mol | 2a mol | a mol |
丙 | 0 mol | 0 mol | a mol | a mol |
丁 | a mol | a mol | a mol | a mol |
上述四种情况达到平衡后,甲、乙、丙、丁容器中n(CO)的大小顺序为 。
(3)金属钨用途广泛,主要用于制造硬质或耐高温的合金,以及灯泡的灯丝。高温下,在密闭容器中用H2还原WO3得金属钨,总反应为WO3 (s) + 3H2 (g)W (s) + 3H2O (g)。请回答下列问题:
①某温度下反应达平衡时,H2与水蒸气的体积比为2:3,则H2的平衡转化率为 。
②上述总反应过程大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下表所示:
温度 | 25℃ ~ 550℃ ~ 600℃ ~ 700℃ |
主要成份 | WO3 W2O5 WO2 W |
假设WO3完全转化为W,则三个阶段消耗H2物质的量之比为 。
③钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发,使灯丝变细,加入I2可延长灯管的使用寿命,其工作原理为:W (s) +2I2 (g) WI4 (g)。下列说法正确的有 (填字母)。
A.灯管内的I2可循环使用
B.WI4在灯丝上分解,产生的W又沉积在灯丝上
C.WI4在灯管壁上分解,使灯管的寿命延长
D.温度升高时,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率减慢
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(共16分)现有一种有机物A,分子式为C4H6O6。对于A的结构与性质实验结论如下:
i:A的分子中有两个羧基;
ii:A的核磁共振氢谱如下图所示;
下图是利用烃B和烃I合成有机物A和一种高分子新材料R的转化关系示意图,已知烃I的相对分子质量为28,且F的相对分子质量比E多28。
已知:①
②同一个碳原子上连有多个羟基的结构极不稳定,不予考虑。
请分析并按要求回答下列问题:
(1)写出A对应的结构简式: ;
(2)写出对应反应的化学方程式:
C→D: ;反应类型为:_ ___;
E→G: ;
(3)有机物E的同分异构体M满足下列三个条件:
①1 mol有机物与银氨溶液充分反应生成2 mol Ag
②1 mol有机物与足量NaHCO3溶液反应产生1 mol CO2
③1 mol有机物与足量金属Na反应产生1 mol H2请判断M的结构可能有 种,任写一种M的结构简式 。
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硝酸工业的基础是氨的催化氧化,在催化剂作用下发生如下反应:
① 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H = —905 kJ/mol ①主反应
② 4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) △H = —1268 kJ/mol ②副反应
有关物质产率与温度的关系如甲图。
(1)由反应①②可知反应⑤N2(g) + O2(g) 2NO(g)的反应热ΔH=________________________
(2)由图甲可知工业上氨催化氧化生成 NO时,反应温度最好控制在________________________
(3)用Fe3O4制备Fe(NO3)3溶液时,需加过量的稀硝酸,原因一:将Fe4O3中的Fe2+全部转化为Fe3+,
原因二:________________________(用文字和离子方程式说明)。
(4)将NH3通入NaClO溶液中,可生成N2H4,则反应的离子方程式为________________________。
(5)依据反应②可以设计成直接供氨式碱性燃料电池(如乙图所示),则图中A为________________________(填“正极”或“负极”),电极方程式为________________________
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我国有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出):
(1)“造合成气”发生的热化学方程式是CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g);△H>0
在恒温恒容的条件下,欲提高CH4的反应速率和转化率,下列措施可行的是________________________。
A、增大压强 B、升高温度 C、充入He气 D、增大水蒸气浓度
(2)“转化一氧化碳”发生的方程式是H2O(g) +CO(g) H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下:
温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
提高氢碳比[ n(H2O)/n(CO)],K值________(填“增大”、“不变”或“减小”);若该反应在400℃时进行,起始通入等物质的量的H2O和CO,反应进行到某一时刻时CO和CO2的浓度比为1∶3,此时v(正)________v(逆)(填“>”、“=”或“<”)。
(3)有关合成氨工业的说法中正确的是________________________。
A、该反应属于人工固氮
B、合成氨工业中使用催化剂能提高反应物的利用率
C、合成氨反应温度控制在500℃左右,目的是使化学平衡向正反应方向移动
D、合成氨工业采用循环操作的主要原因是为了加快反应速率
(4)生产尿素过程中,理论上n(NH3)∶n(CO2)的最佳配比为 ________,而实际生产过程中,往往使n(NH3)∶n(CO2)≥3,这是因为________________________。
(5)当甲烷合成氨气的转化率为60%时,以3.0×108 L甲烷为原料能够合成________________________L 氨气。(假设体积均在标准状况下测定)
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