全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4。某学生-优题课

某些高分子催化剂可用于有机合成。下面是一种高分子催化剂（Ⅶ）合成路线的一部分（Ⅲ和Ⅵ都是Ⅶ的单体；反应均在一定条件下进行；化合物Ⅰ-Ⅲ和Ⅶ中含N杂环的性质类似于苯环）：
回答下列问题：
（1）写出由化合物Ⅰ合成化合物Ⅱ的反应方程式（不要求标出反应条件）。
（2）下列关于化合物Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的说法中，正确的是（填字母）。
A．化合物Ⅰ可以发生氧化反应
B．化合物Ⅰ与金属钠反应不生成氢气
C．化合物Ⅱ可以发生水解反应
D．化合物Ⅲ不可以使溴的四氯化碳深液褪色
E．化合物Ⅲ属于烯烃类化合物
（3）化合物Ⅵ是（填字母）类化合物。
A．醇 B.烷烃 C.烯烃 D.酸 E.酯
（4）写出2种可鉴别V和M的化学试剂。
（5）在上述合成路线中，化合物Ⅳ和V在催化剂的作用下与氧气反应生成Ⅵ和水，写出反应方程式（不要求标出反应条件）。

科学家一直致力研究常温、常压下"人工围氮"的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下， $N_{2}$ 在催化剂（掺有少量 $F e_{2} O_{3}$ 的 $T i O_{2}$ ）表面与水发生反应，生成的主要产物为 $N H_{3}$ 。进一步研究 $N H_{3}$ 生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、 $N_{2}$ 压力1.0×10⁵Pa、反应时间3 h）:

T/K	303	313	323	353
$N H_{3}$ 生成量/（10^-6mol）	4．8	5．9	6．0	2．0

相应的热化学方程式如下：
　 $N_{2} (g) + 3 H_{2} O (1) = 2 N H_{3} (g) + O_{2} (g)$ $Δ H = + 765.2 k J \cdot m o l^{- 1}$
回答下列问题：
（1）请在答题卡的坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程
中体系能量变化示意图，并进行必要标注。
（2）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提
高其反应速率且增大 $N H_{3}$ 生成量的建议：。
（3）工业合成氨的反应为 $N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) = 2 N H_{3} (g)$ 。设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol $N_{2}$ (g)和1.60 mol $H_{2}$ (g).反应在一定条件下达到平衡时，NH₃的物质的量分数（ $N H_{2}$ 的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为 $\frac{4}{7}$ 。计算
①该条件下 $N_{2}$ 的平衡转化率；②该条件下反应 $2 N H_{3} (g) = N_{2} (g) + 3 H_{2} (g)$ 的平衡常数。

A．已知 $A$ 、 $B$ 、 $C$ 、 $D$ 、 $E$ 都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数 $A$ ＜ $B$ ＜ $C$ ＜ $D$ ＜ $E$ 。其中 $A$ 、 $B$ 、 $C$ 是同一周期的非金属元素。化合物 $D C$ 的晶体为离子晶体， $D$ 的二价阳离子与 $C$ 的阴离子具有相同的电子层结构。 $A C_{2}$ 为非极性分子。 $B$ 、 $C$ 的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高。E的原子序数为24， $E C l_{3}$ 能与 $B$ 、 $C$ 的氢化物形成六配位的配合物，且两种配体的物质的量之比为2∶1，三个氯离子位于外界。请根据以上情况，回答下列问题：（答题时， $A$ 、 $B$ 、 $C$ 、 $D$ 、 $E$ 用所对应的元素符号表示）
（1） $A$ 、 $B$ 、 $C$ 的第一电离能由小到大的顺序为。
（2） $B$ 的氢化物的分子空间构型是。其中心原子采取杂化。
（3）写出化合物 $A C_{2}$ 的电子式；一种由 $B$ 、 $C$ 组成的化合物与 $A C_{2}$ 互为等电子体，其化学式为。
（4） $E$ 的核外电子排布式是， $E C l_{3}$ 形成的配合物的化学式为。
（5） $B$ 的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液与D的单质反应时， $B$ 被还原到最低价，该反应的化学方程式是。

B．醇与氢卤酸反应是制备卤代烃的重要方法。实验室制备溴乙烷和1-溴丁烷的反应如下：
$N a B r$ + $H_{2} S O_{4}$ $H B r$ + $N a H S O_{4}$ ①
$R - O H$ + $H B r$ $R - B r$ + $H_{2} O$ ②
可能存在的副反应有：醇在浓硫酸的存在下脱水生成烯和醚， $B r$ ^-被浓硫酸氧化为 $B r_{2}$ 等。有关数据列表如下；

	乙醇	溴乙烷	正丁醇	1-溴丁烷
密度/ $g \cdot c m$ ^-3	0．7893	1．4604	0．8098	1．2758
沸点/℃	78．5	38．4	117．2	101．6

请回答下列问题：
（1）溴乙烷和1-溴丁烷的制备实验中，下列仪器最不可能用到的是。（填字母）
a．圆底烧瓶 b．量筒 c．锥形瓶 d．布氏漏斗
（2）溴代烃的水溶性（填"大于"、"等于"或"小于"）；其原因是。

（3）将1-溴丁烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物在（填"上层"、"下层"或"不分层"）。
（4）制备操作中，加入的浓硫酸必需进行稀释，起目的是。（填字母）
a．减少副产物烯和醚的生成 b．减少 $B r_{2}$ 的生成
c．减少 $H B r$ 的挥发d．水是反应的催化剂
（5）欲除去溴代烷中的少量杂质 $B r_{2}$ ，下列物质中最适合的是。（填字母）
a． $N a I$ b． $N a O H$ c． $N a H S O_{3}$ d． $K C l$

（6）在制备溴乙烷时，采用边反应边蒸出产物的方法，其有利于

布噁布洛芬是一种消炎镇痛的药物。它的工业合成路线如下：

请回答下列问题：
（1） $A$ 长期暴露在空气中会变质，其原因是。
（2）有 $A$ 到 $B$ 的反应通常在低温时进行。温度升高时，多硝基取代副产物会增多。下列二硝基取代物中，最可能生成的是。（填字母）
a．b．c．d．

（3）在 $E$ 的下列同分异构体中，含有手性碳原子的分子是。（填字母）
a．b．

c．d．

（4） $F$ 的结构简式。
（5） $D$ 的同分异构体 $H$ 是一种 $α$ -氨基酸， $H$ 可被酸性 $K M n O_{4}$ 溶液氧化成对苯二甲酸，则 $H$ 的结构简式是。高聚物 $L$ 由 $H$ 通过肽键连接而成， $L$ 的结构简式是。

"温室效应"是全球关注的环境问题之一。 $C O_{2}$ 是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理 $C O_{2}$ 是解决温室效应的有效途径。
（1）下列措施中，有利于降低大气中 $C O_{2}$ 浓度的有：。（填字母）
a．减少化石燃料的使用 b．植树造林，增大植被面积
c．采用节能技术 d．利用太阳能、风能
（2）将 $C O_{2}$ 转化成有机物可有效实现碳循环。 $C O_{2}$ 转化成有机物的例子很多，如：
a． $6 C O_{2} + 6 H_{2} O \overset{光合作用}{\to} C_{6} H_{12} O_{6}$

b． $C O_{2} + 3 H_{2} \to_{△}^{催化剂} C H_{3} O H + H_{2} O$

c． $C O_{2} + C H_{4} \to_{△}^{催化剂} C H_{3} C O O H$

d． $2 C O_{2} + 6 H_{2} \to_{△}^{催化剂} C H_{2} = C H_{2} + 4 H_{2} O$

以上反应中，最节能的是，原子利用率最高的是。
（3）文献报道某课题组利用 $C O_{2}$ 催化氢化制甲烷的研究过程如下：

反应结束后，气体中检测到 $C H_{4}$ 和 $H_{2}$ ，滤液中检测到 $H C O O H$ ，固体中检测到镍粉和 $F e_{3} O_{4}$ 。
$C H_{4}$ 、 $H C O O H$ 、 $H_{2}$ 的产量和镍粉用量的关系如下图所示（仅改变镍粉用量，其他条件不变）：
研究人员根据实验结果得出结论：
$H C O O H$ 是 $C O_{2}$ 转化为 $C H_{4}$ 的中间体，即： $C O_{2} \overset{I}{\to} H C O O H \overset{I I}{\to} C H_{4}$

①写出产生 $H_{2}$ 的反应方程式。
②由图可知，镍粉是。（填字母）

a．反应的催化剂
b．反应的催化剂
c．反应的催化剂
d．不是催化剂
③当镍粉用量从1 $m m o l$ 增加到10 $m m o l$ ，反应速率的变化情况是。（填字母）
a．反应Ⅰ的速率增加，反应Ⅱ的速率不变
b．反应Ⅰ的速率不变，反应Ⅱ的速率增加
c．反应ⅠⅡ的速率均不变
d．反应ⅠⅡ的速率均增加，且反应Ⅰ的速率增加得快
e．反应ⅠⅡ的速率均增加，且反应Ⅱ的速率增加得快
f．反应Ⅰ的速率减小，反应Ⅱ的速率增加

编号	操作方法	实验目的
A		探究铁在干燥空气中的生锈情况
B	放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉并用植物油液封
C		探究铁在有空气和水时的生锈情况