题目内容

8．相对分子质量为92的某芳香烃X是一种重要的有机化工原料，研究部门以它为初始原料设计出如下转化关系图（部分产物、合成路线、反应条件略去）．其中A是一氯代物，H是一种功能高分子，链节组成为C7H5NO．

已知：
Ⅰ．$→_{H+}^{KMnO_{4}}$
Ⅱ．$\stackrel{Fe/HCl}{→}$（苯胺，易被氧化）
请根据所学知识与本题所给信息回答下列问题：
（1）X的名称为甲苯，B中官能团为羟基．
（2）反应①的反应类型是氧化反应
（3）H的结构简式是．
（4）反应②的化学方程式是．
（5）E有多种同分异构体，其中能发生银镜反应的芳香族化合物共有4种（不含立体异构），写出在核磁共振氢谱中能出现四组峰且其峰面积之比为l：1：2：2的同分异构体的结构简式为．
（6）请用合成流程图表示出由X和其他无机物合成    最合理的方案（不超过3步）．
例：$→_{反应条件}^{反应物}$…$→_{反应条件}^{反应物}$

分析 相对分子质量为92的某芳香烃X，令其分子式为CxHy，则$\frac{92}{12}$=7…8，由烷烃中C原子与H原子关系可知，该烃中C原子数目不能小于7，故芳香烃X的分子式为C7H8、结构简式为，X与氯气发生取代反应生成A，A转化生成B，B催化氧化生成C，C能与银氨溶液反应生成D，故B含有醇羟基、C含有醛基，故A为，B为，C为，D酸化生成E，故D为，E为．H是一种功能高分子，链节组成为C7H5NO，与的分子式相比减少1分子H2O，是通过形成肽键发生缩聚反应生成高聚物H为．
（6）由反应信息Ⅰ、反应信息Ⅱ可知，在浓硫酸、加热条件下与浓硝酸发生取代反应生成，然后在酸性高锰酸钾条件下氧化生成，最后在Fe/HCl条件下发生还原反应得到．

解答 解：（1）X的结构简式为，其名称为甲苯，B的结构简式为，含有的官能团为羟基，
故答案为：甲苯；羟基；
（2）反应①是发生催化氧化生成，
故答案为：氧化反应；
（3）由上述分析可知，H的结构简式是，
故答案为：；
（4）反应②是与银氨溶液发生氧化反应生成，反应方程式为：

故答案为：；
（5）E（）有多种同分异构体，其中能发生银镜反应的芳香族化合物，侧链可以为-OOCH，也可以为-OH、-CHO，有邻、间、对3种，符合条件同分异构体共有4种（不含立体异构），其中在核磁共振氢谱中能出现四组峰且其峰面积之比为l：1：2：2的同分异构体的结构简式为，
故答案为：4；；
（6）由反应信息Ⅰ、反应信息Ⅱ可知，在浓硫酸、加热条件下与浓硝酸发生取代反应生成，然后在酸性高锰酸钾条件下氧化生成，最后在Fe/HCl条件下发生还原反应得到，合成路线流程图为：，
故答案为：．

点评 本题考查有机物的推断与合成，难度中等，关键是利用X的相对分子质量推断X的结构，结合A的反应产物的B可以连续发生氧化反应判断A的结构，再根据反应条件及反应信息进行判断，是对有机物知识的综合考查，能较好的考查学生的分析思维能力，是有机热点题型．

练习册系列答案
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14．下列有关同位素的说法正确的是（　　）
A．18O的中子数为8B．16O和18O质子数相差2
C．16O与18O核电荷数相等D．1个16O与1个18O质量相等
15．用硝酸氧化淀粉水解的产物（C6H12O6）可以制备草酸，装置如图1所示（加热、搅拌和仪器固定装置均己略去）．

实验过程如下：
①将1：1的淀粉水乳液与少许硫酸（98%）加入烧杯中，水浴加热至85℃～90℃，保持30 min，得到淀粉水解液，然后逐渐将温度降至60℃左右；
②将一定量的淀粉水解液加入三颈烧瓶中；
③控制反应液温度在55～60℃条件下，边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸（65%HNO3与98%H2SO4的质量比为2：1.5）溶液；
④反应3h左右，冷却，减压过滤后得草酸晶体粗品，再重结晶得草酸晶体．
硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应：
C6H12O6+12HNO3→3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O
C6H12O6+8HNO3→6CO2+8NO↑+10H2O
3H2C2O4+2HNO3→6CO2+2NO↑+4H2O
请回答下列问题：
（1）实验①加入少许98%硫酸的目的是：催化剂的作用．
（2）冷凝水的进口是a（填a或b）；实验中若混酸滴加过快，将导致草酸产量下降，其原因是温度过高，硝酸浓度过大，导致C6H12O6、H2C2O4进一步被氧化．
（3）装置B的作用是防止倒吸，为使尾气被充分吸收，C中的试剂是氢氧化钠溶液．
（4）重结晶时，将草酸晶体粗品经I加热溶解、Ⅱ趁热过滤、Ⅲ冷却结晶、Ⅳ过滤洗涤、Ⅴ干燥等实验步骤，得到较纯净的草酸晶体．该过程中可将粗品中溶解度较大的杂质在Ⅳ（填上述实验步骤序号）时除去；而粗品中溶解度较小的杂质最后留在滤纸上（填“滤纸上”或“滤液中”）．
（5）将产品在恒温箱内约90℃以下烘干至恒重，得到二水合草酸．称取一定量该样品加适量水完全溶解，用KMnO4标准液滴定，反应的离子方程式为2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O．    滴定前后滴定管中的液面读数如图2所示，则消耗KMnO4溶液的体积为16.00mL．
（6）已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠溶液（NaHC2O4）显酸性．常温下，向10mL0.01mol•L-1IH2C2O4溶液中加入10mL0.01mol•L-1NaOH溶液时，溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序为c（Na+）＞c（HC2O4-）＞c（H+）＞c（C2O42-）＞c（OH-）．
16．因存在浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池．利用如图所示装置进行实验，开始先闭合K2，断开Kl，一段时间后，再断开K2，闭合Kl，形成浓差电池，电流计指针偏转（Ag+浓度越大，氧化性越强）．下列说法不正确的是（　　）
A．闭合K2，断开Kl一段时间后，X电极质量增加
B．闭合K2，断开Kl一段时间后，右池c（AgNO3）增大
C．断开K2，闭合K1，X 电极发生氧化反应
D．断开K2，闭合K1，NO3-从左池向右池移动
3．航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理，可实现空间站中O2的循环利用，Sabatier反应：
CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）
水电解反应：2H2O（l） $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2（g）+O2（g）
（1）将原料气按n（CO2）：nH2=1：4置于密闭容器中发生Sabatier反应，测得H2O（g）的物质的量分数与温度的关系如图所示（虚线表示平衡曲线）．
①该反应的平衡常数K随温度升高而减小（填“增大”或“减小”）．
②温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是温度过低，反应速率小；温度过高，反应向右进行的程度小．
③200℃达到平衡时体系的总压强为p，该反应平衡常数Kp的计算式为$\frac{0.3P×（0.6P）^{2}}{0.02P×（0.08P）^{4}}$．（不必化简．用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）
（2）Sabatier反应在空间站运行时，下列措施能提高CO2转化效率的是CE（填标号）．
A．适当减压
B．增大催化剂的比表面积
C．反应器前段加热，后段冷却
D．提高原料气中CO2所占比例
E．合理控制反应器中气体的流速
（3）一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2（g）+2H2（g）?C（s）+2H2O（g）代替Sabatier反应．
①已知CO2（g）、H2O（g）的生成焓分别为-394kJ•mol-1、-242kJ•mol-1，Bosch反应的△H=-90kJ•mol-1．（生成焓指一定条件下由对应单质生成1mol化合物时的反应热）
②一定条件下Bosch反应必须在高温下才能启动，原因是反应的活化能高．
③新方案的优点是氢原子利用率为100%．
13．磷石膏（主要成分是CaSO4•2H2O）是磷酸及磷肥类工业在生产过程中产生的一种废渣，我国每年排放的磷石膏大约2000万吨以上，开发利用磷石膏，保护资源和环境，符合持续发展的观念．图1所示为对磷石膏进行综合利用的路径之一．

（1）过程Ⅰ中CaSO4•2H2O脱水反应相关的热化学方程式为：
CaSO4•2H2O（s）=CaSO4•$\frac{1}{2}$H2O（s）+$\frac{3}{2}$H2O（g）△H1=+83.2KJ•mol-1
CaSO4•2H2O（s）=CaSO4（s）+2H2O（l）△H2=+26KJ•mol-1
H2O（g）=H2O（l）△H3=-44KJ•mol-1
则反应CaSO4•$\frac{1}{2}$H2O（s）=CaSO4（s）+$\frac{1}{2}$H2O（g）的△H4=+30.8KJ•mol-1．
（2）过程Ⅱ用合适的还原剂可以将CaSO4还原，所得SO2可用于工业生产硫酸．
①CO作还原剂，改变反应温度可得到不同的产物．不同温度下所得固体成分的物质的量如图2所示．在低于800℃时还原产物为；1200℃时主要发生的反应的化学方程式为CaS+3CaSO4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4CaO+4SO2↑．

②高硫煤作还原剂，焙烧2.5小时，测不同温度下硫酸钙的转化率，如图3所示．CaCl2的作用是作催化剂；当温度高于1200℃时，无论有无CaCl2，CaSO4的转化率趋于相同，其原因是催化剂CaCl2不改变平衡的限度．

③以SO2为原料，工业生产硫酸的化学方程式是2SO2+O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$2SO3，SO3+H2O=H2SO4．
（3）过程III将CaSO4投入（NH4）2CO3溶液中，发生反应的离子方程式是CaSO4+CO32-=CaCO3↓+SO42-．
20．工业酸性废水中的Cr2O72-可转化为Cr3+除去，实验室用电解法模拟该过程，结果如表所示（实验开始时溶液体积为50mL，Cr2O72-的起始浓度、电压、电解时间均相同）．下列说法中，不正确的是（　　）
实验①②③
电解条件阴、阳极均为石墨阴、阳极均为石墨，
滴加1mL浓硫酸		阴极为石墨，阳极为铁，滴加1mL浓硫酸
Cr2O72-的去除率/%0.92212.757.3
A．对比实验①②可知，降低pH可以提高Cr2O72-的去除率
B．实验②中，Cr2O72-在阴极放电的电极反应式是Cr2O72-+6e-+14H+═2Cr3++7H2O
C．实验③中，Cr2O72-去除率提高的原因是Cr2O72-+6 Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O
D．实验③中，理论上电路中每通过6 mol电子，则有1 mol Cr2O72-被还原
17．下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是（　　）
A．氯气与氢气反应B．次氯酸分解C．甲烷与氯气反应D．氢气与氮气反应
18．下列物质中，有非极性共价键的是（　　）
A．氨B．二氧化碳C．过氧化钠D．次氯酸

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