题目内容
【题目】有机物X具有消炎功效,为测定其结构,某化学小组设计如下实验探究过程:
I. 确定X的分子式
(1)确定X的实验式。将有机物X的样品充分燃烧,对燃烧后的物质进行定量测量,所需装置及试剂如下所示:
A. B. C. D.
①装置的连接顺序是________。(填字母,部分装置可重复使用)
②取X样品6.9g,用连接好的装置进行实验,X样品充分燃烧后,测得B管增重15.4g,C管增重2.7g,则X的实验式为________。
(2)确定X的分子式。X的质谱图中分子离子峰对应的质荷比最大为138,则X的分子式为________。
Ⅱ. 确定的结构
(3)确定X的官能团。红外光谱图呈现,X中有O-H、C-O、C-C、苯环上的C-H、羧酸上的C=O等化学键以及邻二取代特征振动吸收峰,由此预测X含有的官能团有________(填名称)。
(4)确定X的结构式。核磁振动氢谱如下图所示,X的结构简式为________。
【答案】ADCBB C7H6O3 C7H6O3 羧基、羟基
【解析】
有机物和O2在CuO作催化剂的作用下完全氧化生成CO2、H2O,利用无水氯化钙吸收H2O,利用碱石灰吸收CO2,为了防止外界空气中的H2O和CO2进入碱石灰中,需要外界一个B装置。利用原子守恒,可求出X的最简式,再根据质谱、红外、核磁共振氢谱等得到其结构简式。
Ⅰ(1)①装置A生成O2,通入装置D中,与有机物发生反应,利用装置C吸收水,利用装置B吸收CO2,为了防止外界空气中的H2O和CO2进入装置B,需额外再连接一个装置B,则装置的连接顺序是ADCBB;
②B增重是由于吸收了CO2,则n(CO2)=,根据原子守恒,则6.9g样品中含有0.35molC原子;C装置增重2.7g,是吸收了H2O,则n(H2O)=,根据原子守恒,则6.9g样品中含有0.15mol×2=0.3molH原子;根据质量守恒,6.9g样品中含有6.9g-0.35×12g-0.15×1g=2.4gO,则6.9g样品中含有O原子;则该有机物中,n(C):n(H):n(O)=7:6:3,则其实验室为C7H6O3;
(2)根据(1)可知该有机物的实验室为C7H6O3,则该有机物的分子式可表示为(C7H6O3)n,X的质谱图中分子离子峰对应的质荷比最大为138,可求得n=1,则X的分子式为C7H6O3;
Ⅱ(3)根据红外光谱,X中含有O-H,以及C-O,以及羧酸上的C=O,根据分子式,可知其含有3个O原子,则含有的官能团有羧基、羟基;
(4)根据X的核磁共振氢谱,分子中有6组峰,且其面积均相同,根据红外,有两个邻位取代基,含有羧基,则其结构简式为。
【题目】煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,大量排放烟气形成酸雨、污染大气,因此对烟气进行脱硫、脱硝,对环境保护有重要意义。回答下列问题:
Ⅰ.利用CO脱硫
(1)工业生产可利用CO气体从燃煤烟气中脱硫,则25℃时CO从燃煤烟气中脱硫的热化学方程式2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s)的焓变△H=_____________。25℃,100kPa时,由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物时的反应热称为标准摩尔生成焓,已知一些物质的“标准摩尔生成焓”如下表所示:
物质 | CO(g) | CO2(g) | SO2(g) |
标准摩尔生成焓fHm(25℃)/kJmol-1 | -110.5 | -393.5 | -296.8 |
(2)在模拟脱硫的实验中,向多个相同的体积恒为2L的密闭容器中分别通入2.2mol CO和1mol SO2气体,在不同条件下进行反应,体系总压强随时间的变化如图所示。
①在实验b中,40 min达到平衡,则0~40 min用SO2表示的平均反应速率v(SO2)=_______。
②与实验a相比,实验b可能改变的条件为_______________,实验c可能改变的条件为_________________。
Ⅱ.利用NH3脱硝
(3)在一定条件下,用NH3消除NO污染的反应原理为:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)△H=-1807.98kJ·mol-1。在刚性容器中,NH3与NO的物质的量之比分别为X、Y、Z(其中X<Y<Z),在不同温度条件下,得到NO脱除率(即NO转化率)曲线如图所示。
①NH3与NO的物质的量之比为X时对应的曲线为_____________(填“a”“b”或“c”)。
②各曲线中NO脱除率均先升高后降低的原因为__________。
③900℃条件下,设Z=,初始压强p0,则4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)的平衡常数Kp=_____________(列出计算式即可)。
Ⅲ.利用NaCIO2脱硫脱硝
(4)利用NaClO2的碱性溶液可吸收SO2和NO2(物质的量之比为1:1)的混合气体,自身转化为NaCl,则反应的离子方程式为________________。