B：【化学—选修5有机化学基础】芳香族化合物A常用来合成药物-优题课

1 $m o l$ 水蒸汽和炽热的焦炭反应生成水煤气，反应吸热131.4 $k J$ · $m o l^{－ 1}$ 。利用该反应生成的氢气和空气中的氮气合成氨，其反应的 $△ H$ ＜0。氨可以用于制备硝酸。请回答：
（1）生成水煤气的热化学方程式是；
（2）合成氨需要在较大的压力下进行的原因是；
（3）温度过高或过低对合成氨的影响是；
（4）由氨生成 $H N O_{3}$ 的各步反应的化学方程式是；
（5）某化肥厂由 $N H_{3}$ 制备 $H N O_{3}$ ，进而生产硝铵（NH₄NO₃）。假设由氨氧化生成 $H N O_{3}$ 的总产率是85%，而 $H N O_{3}$ 和 $N H_{3}$ 完全反应生成 $N H_{4} N O_{3}$ 。列式计算：
①从 $N H_{3}$ 制取 $N H_{4} N O_{3}$ 过程中，用于中和硝酸所需的氨占总的氨消耗量的分数；
②若氨的消耗总量为100 $k g$ ，可生产 $N H_{4} N O_{3}$ 的量。

[ 化学──选修化学与技术]
分析下面两个案例并回答有关问题。
（1）某城镇生产、生活的分布情况如图所示，河流中 $W$ 、 $X$ 、 $Y$ 、 $Z$ 处某次水样抽测结果如表所示。

地点项目	$W$	$X$	$Y$	$Z$
水温/℃	15	18	26	25
$p H$	6	8	5	5
溶解氧量/（ $m g \cdot L^{－ 1}$ ）	11	9	7	3

①导致 $X$ 、 $Y$ 处水样 $p H$ 变化的原因可能是；
② $Z$ 处鱼类大量减少，产生这种现象的原因可能是。
（2）某地区已探明蕴藏有丰富的赤铁矿（主要成分为 $F e_{2} O_{2}$ ，还含有 $S i O_{2}$ 等杂质）、煤矿、石灰石和黏土。拟在该地区建设大型炼铁厂。

①随着铁矿的开发和炼铁厂的建立，需要在该地区相应建立焦化厂、发电厂、水泥厂等，形成规模的工业体系。据此确定上图中相应工厂的名称A、B、C、D；

②以赤铁矿为原料，写出高炉炼铁中得到生铁和产生炉渣的化学方程式；
③从"三废"利用、环境保护等角度考虑，该地区和企业在生产中应采取的一些措施有（举出2种措施即可）。
②高炉炼铁相关反应： $F e_{2} O_{3} + 3 C O$ $2 F e + 3 C O_{2}$ 、 $C a C O_{3} + S i O_{2}$ $C a S i O_{3} + C O_{2}$ ↑；

③从"三废"利用、环境保护等角度考虑，该地区和企业在生产中应建立污水处理系统，将石灰石煅烧成生石灰用于吸收发电厂和焦化厂燃煤时产生的SO₂，减少对空气的污染。

$A, B, C, D_{1}, D_{2}, E, F, G, H$ 均为有机化合物，请根据下列图示回答问题。

（1）直链有机化合物 $A$ 的结构简式是；
（2）①的反应试剂和反应条件是；
（3）③的反应类型是；
（4） $B \to C$ 的化学方程式是；
$D_{1}$ 或 $D_{2}$ 生成 $E$ 的化学方程式是；
（5） $G$ 可应用于医疗、爆破等，由 $F \to G$ 的化学方程式是。

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。