[化学——选修3物质结构与性质]氮的化合物在无机化工领域有着重要的地位。请回答下列问题:
(1)基态氮原子的价电子排布图为______。氮的最高价氧化物为无色晶体,它由两种离子构成:已知其阴离子构型为平面正三角形,则其阳离子的构型为 形,阳离子中氮的杂化轨道类型为 。
(2)某氮铝化合物X具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质,广泛用于陶瓷工业等领域。工业上用氮气与氧化铝和碳在一定条件下反应生成X和CO,X的晶体结构如图所示,工业制备X的化学方程式为_______。
(3)X晶体中包含的化学键类型为______。(填字母标号)
A.离子键 | B.共价键 | C.配位键 | D.金属键 |
(4)已知氮化硼与X晶体类型相同,且氮化硼的熔点比X高,可能的原因是______
(5)若X的密度为pg/cm3,则晶体中最近的两个N原子的距离为______cm(阿伏加德罗常数用NA表示,不必化简)。
(6分)苹果醋(ACV)是一种由苹果发酵而成的酸性饮品,具有解毒.降脂等药效,主要酸性物质为苹果酸。苹果酸在分离提纯后的化学分析如下:①相对分子质量不超过150,完全燃烧后只生成CO2和H2O,分子中C.H质量分数分别为w(C)=35.82%.w(H)=4.48%;②1 mol该酸与足量的NaHCO3反应放出44.8 L CO2,与足量的Na反应放出33.6 L H2(气体体积均已折算为标准状况);③该分子中存在四种化学环境不同的碳原子,氢原子也处于四种不同的化学环境。回答下列问题:
(1)苹果酸的分子式为,分子中有________个羟基。
(2)写出苹果酸的结构简式____________________________。
(7分,每空1分)芳香族化合物A、B互为同分异构体,B的结构简式是,A经①②反应得C、D、E,B经①②反
应得E、F、H,上述反应过程,产物性质及相互关系如图:
(1)E中含有官能团的名称是__________________。
(2)A有两种可能的结构,其结构简式分别为_____________、______________。
(3)C、D、F、G、H化合物中互为同系物的是___________、__________。
(4)C在浓作用下加热发生反应,生成物不使溴水褪色,这种物质的结构简式为:______________________________。
(5)写出由G反过来生成F的反应类型_________________________________。
下表所列物质(括号内为少量杂质),在B中选择试剂,在C中选择操作的方法除去杂质。填表(全部填入序号,某序号可以填多次也可以不填):
B:(1)NaCl细颗粒;(2)NaOH溶液;(3)水;(4)CaO;(5)饱和Na2CO3;(6)溴水;(7)KMnO4溶液。
C:(1)变性;(2)渗析;(3)蒸馏;(4)分液;(5)结晶;(6)洗气;(7)盐析。
物质 |
加入试剂 |
操作方法 |
①苯(苯甲酸) |
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②蛋白质(NaCl) |
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③肥皂(甘油) |
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④乙醇(水) |
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⑤乙酸乙酯(乙酸) |
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⑥乙烷(乙烯) |
(8分,每空2分)下图是某药物中间体的结构示意图:
试回答下列问题:
(1)考察上面的结构式与立体模型,通过对比指出结构式中的“Et”表示(写名称);该药物中间体分子的化学式为。
(2)你根据结构示意图,推测该化合物所能发生的反应。
(3)决定有机分子结构问题的最强有力手段是核磁共振氢谱(NMR)。有机化合物分子中有几种化学环境不同的氢原子,在NMR中就有几个不同的吸收峰,吸收峰的面积与H原子数目成正比。现有一种芳香族化合物与该药物中间体互为同分异构体,其模拟的核磁共振氢谱图如上图所示,试写出该化合物的结构简式:。
(I)多项选择题
关于化工生产的下列叙述中,正确的是。
A.生产普通玻璃的原料是石灰石、石英、纯碱,在玻璃熔炉中发生复杂的物理化学变化 |
B.工业上合成氨没有采用更大的压强是从设备和动力要求方面考虑的 |
C.加热法只适用于软化暂时硬度的硬水 |
D.工业上采用电解熔融氯化铝生产金属铝 |
E.用高纯度焦炭与石英砂反应可制得纯度达到9个9的单晶硅材料
(II)
工业上制取硝酸铵的流程图如下,请回答下列问题:
(1)1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨。2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程,示意如下:分别表示N2、H2、NH3。图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面,图②和图③的含义分别是、。
(2)在合成氨的设备(合成塔)中,设置热交换器的目的是;
在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是。
(3)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物,可用如下两种方法处理:
碱液吸收法:NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O
NH3还原法:8NH3+6NO2 7N2+12H2O(NO也有类似的反应)
请从绿色化学的角度分析两种方法的优劣:
(4)某化肥厂用NH3制备NH4NO3。已知:由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%,则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量(不考虑其它损耗)的 %。
(5)硝酸铵是一种常用的氮肥,在贮存和使用该化肥时,把应注意的事项及理由填入下表。
注意事项 |
理由 |
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① |
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② |