X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素,其相关信息如下表:
元素 |
相关信息 |
X |
X的基态原子核外3个能级上有电子,且每个能级上的电子数相等 |
Y |
常温常压下,Y单质是淡黄色固体,常在火山口附近沉积 |
Z |
Z和Y同周期,Z的电负性大于Y |
W |
W的一种核素的质量数为63,中子数为34 |
(1)X的最高价氧化物固态时俗称“ ”,属于 晶体。该分子的空间构型是 。
(2)Y的价层电子(外围电子)排布式为 ,Y和Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性较强的是 (写化学式)。
(3)XY2是一种常用的溶剂,XY2的分子中存在 个σ键,属于 (填“极性”或“非极性
”分子。
(4)在H―Y、H―Z两种共价键中,键的极性较强的是 ,键长较长的是 。
(5)W的基态原子核外电子排布式是 。在W的二价硫酸盐溶液中通入过量的氨气,小心蒸发,最终得到的[W(NH3)4]SO4晶体中含有的化学键除了极性共价键外,还有 和 。
(18分)化合物I(C11H12O3)是制备液晶材料的中间体之一,其分子中含有醛基和酯基。I可以用E和H在一定条件下合成:
已知以下信息:① A的核磁共振氢谱表明其只有一种化学环境的氢;
②R—CH=CH2R—CH2CH2OH;③化合物F苯环上的一氯代物只有两种;④通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定,易脱水形成羰基。
请回答下列问题:
(1)A的结构简式为 ,B所含官能团的名称是。
(2)C的名称为,E的分子式为。
(3)A→B、C→D、F→G的反应类型分别为、、。
(4)写出下列反应的化学方程式;
D→E第①步反应;
F→G。
(5)I的结构筒式为。
(6)I的同系物J比I相对分子质量小14,J的同分异构体中能同时满足如下条件:①苯环上只有两个取代基,②既能发生银镜反应,又能与饱和NaHCO3溶液反应放出CO2,共有种(不考虑立体异构)。J的一种同分异构体发生银镜反应并酸化后核磁共振氢谱为三组峰,且峰面积比为2:2:1,写出J的这种同分异构体的结构简式。
(14分)已知X、Y、Z、M、G、Q是六种短周期元素,原子序数依次增大。X、Z、Q的单质在常温下呈气态;Y的原子最外层电子数是其电子层数的2倍;X与M同主族;Z、G分别是地壳中含量最高的非金属元素和金属元素。
请回答下列问题:
(1)Y、Z、M、G四种元素原子半径由大到小的顺序是(写元素符号)。
(2)Z在元素周期表中的位置为。
(3)上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是(写化学式) 。
(4)X与Y能形成多种化合物,其中既含极性键又含非极性键,且相对分子质量最小的物质是(写分子式) ,在实验室中,制取该物质的反应原理是(写化学方程式)。
(5)M2Z的电子式为。MX与水反应可放出气体,该反应的化学方程式为。
(6)常温下,不能与G的单质发生反应的是(填序号) 。
a.CuSO4溶液 b.Fe2O3 c.浓硫酸 d.NaOH溶液 e.Na2CO3固体
工业上用电解法制G的单质的化学方程式是 ,若以石墨为电极,阳极产生的混合气体的成分是(写化学式) 。
(14分)工业上以乙苯为原料生产苯乙烯的反应如下(Ph代表苯基):
Ph—CH2CH3(g)Ph—CH=CH2(g)+H2(g)△H
某研究小组为探究温度等因素对该反应的产率影响,在容积可变的密闭容器中分别作了四组实验,实验结果如下图a、b所示。
(1)根据反应及上图(a),判断△H0(填“<”“=”或“>”,下同),△S0;请选择经济、且适宜的反应温度:。
(2)下列事实可以说明该反应已达平衡的是。
A.混合气体的密度不再变化
B.氢气的体积分数保持不变
C.氢气、苯乙烯的生成速率之比保持不变
D.单位时间内消耗的n(乙苯)等于生成的n(H2)
(3)从压强因素分析,为提高乙苯的转化率,应采用的生产条件。实际工业生产中常采用通入水蒸气的方法。水蒸气的含量对反应的影响结果如上图(b)所示。
①在做这四组实验时,应该采用的其他实验条件是。
A.反应温度相同B.采用不同的催化剂
C.压强都控制在常压下 D.反应相同时间时测定实验数据
②图(b)表明:。
③一定温度下,在恒压密闭容器中,通入一定量n(H2O)/n(乙苯)=7:1的气体,发生上述反应,在t1时刻达到平衡。保持其他条件不变,此时分离出一定量的水蒸气,在t2时刻重新达到平衡,请在右图中画如反应再次达到平衡过程的图像。
(18分)铁及其他合物在工业生产中有着广泛的应用。请按要求回答下列问题:
I.工业上利用硫酸铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2等)为原料提取Fe2O3,工艺流程如下图1:
(1)滤液X中所含金属阳离子有。
(2)步骤②中理论上发生反应的离子方程式依次为。
(3)结合图2,分析步骤③调节pH的目的是 。
(4)假设流程中矿渣中的铁元素100%转化到产品中,则硫酸铁矿烧渣样品中Fe2O3的质量分数范围为(含m、n的代数式) 。
(5)请设计实验室中以硫酸铁矿烧渣为原料提取氧化铁的另一种方案:向硫酸铁矿烧渣原料中加入过量稀硫酸、充分搅拌、过滤,再向滤液中加入足量的溶液,接下来的一系列操作是搅拌、、洗涤、,最后获得纯净的产品Fe2O3。
Ⅱ.几位同学用铁盐溶液清洗试管中银镜,实验设想如下:
(6)甲:认为含Fe3+的盐无法洗去银镜。依据是Fe3+的氧化性(填“强于”或“弱于”)Ag+的氧化性,所以反应Fe3++Ag→Fe2++Ag+不可以发生。
(7)乙:查资料发现,用FeCl3溶液可以清洗银镜,于是他亲自动手实验,发现银镜迅速消失,另外还观察到溶液变为浅绿色;为验证Fe3+的还原产物,可选择的试剂为 。结合甲的分析和自己的实验现象他得出结论:反应Fe2++Ag→Fe3++Ag是(填“可逆”或“不可逆”) 反应。
(8)丙:结合甲、乙的设想,他用Fe(NO3)3溶液做对比实验,发现清洗银镜的速率慢许多,他重新观察乙的实验试管中有白色沉淀,于是结合化学平衡理论分析,得出用FeCl3溶液清洗银镜的离子方程式:。
(18分)化合物A是一种重要的有机化工原料,A的有关转化反应如下(部分反应条件略去)。已知:F和E互为同分异构体:R表示烃基,R和R表示烃基或氢
(1)G是常用的指示剂酚酞,G的含氧官能团名称:,G的分子式为。
(2)反应②的反应类型:;A与甲醛在酸催化条件下可生成一种绝缘树脂材料,此反应类型为。
(3)写出下列反应的化学方程式:
A与饱和溴水的反应:;
反应⑤(写明反应条件)。
(4)化合物H是D的同分异构体,其核磁共振氢谱表明只有两种吸收峰。符合上述条件的H的结构有多种,写出其中一种化合物的结构简式:。
(5)结合已知信息,请补充以A和HCHO为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任选),方框内写有机物结构简式,在“→”上或下方写反应所需条件或试剂。