【选修2：化学与技术】工业上用钛铁精矿（FeTiO3）提炼T-优题课

单质铁溶于一定浓度的硝酸中反应的化学方程式如下：
a Fe+b NO₃^-+c H⁺="=d" Fe²⁺+f Fe³⁺+g NO↑+h N₂O↑+k H₂O(化学计量数均为正整数)
请你用已掌握的知识研究出下列规律。
(1) c、g、h的关系式是____________________。
(2) b、c、d、f的关系式是_________________________。
(3) d、f、g、h的关系式是_________________。
(4)若a =12，铁和硝酸恰好完全反应，则b的取值范围是________________。c的取值范围是______________________。

环己酮是一种重要的化工原料，实验室常用下列方法制备环己酮：

环己醇、环己酮和水的部分物理性质见下表：

物质	沸点（℃）	密度（ $g \cdot c m^{－ 3}$ ，20℃）	溶解性
环己醇	161.1（97.8）^★	0.9624	能溶于水
环己酮	155.6（95）^★	0.9478	微溶于水
水	100.0	0.9982

^★括号中的数据表示该有机物与水形成的具有固定组成的混合物的沸点
（1）酸性 $N a_{2} C r_{2} O_{7}$ 溶液氧化环己醇反应的 $△ H < 0$ ，反应剧烈将导致体系温度迅速上升，副反应增多。实验中将酸性 $N a_{2} C r_{2} O_{7}$ 溶液加到盛有环己醇的烧杯中，在55~60℃进行反应。
反应完成后，加入适量水，蒸馏，收集95~100℃的馏分，得到主要含环己酮和水的混合物。
①酸性 $N a_{2} C r_{2} O_{7}$ 溶液的加料方式为。
②蒸馏不能分离环己酮和水的原因是。
（2）环己酮的提纯需要经过以下一系列的操作：
a. 蒸馏，收集151~156℃的馏分； b. 过滤；
c. 在收集到的馏分中加NaCl 固体至饱和，静置，分液；
d. 加入无水 $M g S O_{4}$ 固体，除去有机物中的少量水。
①上述操作的正确顺序是（填字母）。
②上述操作b、c中使用的玻璃仪器除烧杯、锥形瓶、玻璃棒外，还需。
③在上述操作c中，加入 $N a C l$ 固体的作用是。
（3）利用核磁共振氢谱可以鉴定制备的产物是否为环己酮，环己酮分子中有种不同化学环境的氢原子。

生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气（主要成分为 $C O, C O_{2}, H_{2}$ 等）与 $H_{2}$ 混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。
（1）上述反应的催化剂含有 $C u, Z n, A l$ 等元素。写出基态 $Z n$ 原子的核外电子排布式。
（2）根据等电子原理，写出 $C O$ 分子的结构式。
（3）甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制 $C u (O H)_{2}$ 的碱性溶液反应生成 $C u_{2} O$ 沉淀。
①甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是；
甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为。
②甲醛分子的空间构型是；
1 $m o l$ 甲醛分子中 $σ$ 键的数目为。
③在1个 $C u_{2} O$ 晶胞中（结构如图所示），

所包含的 $C u$ 原子数目为。

联氨（ $N_{2} H_{4}$ ）及其衍生物是一类重要的火箭燃料， $N_{2} H_{4}$ 与 $N_{2} O_{4}$ 能放出大量的热。
（1）已知： $2 N O_{2} (g) ＝ N_{2} O_{4} (g)$ △H＝－57.20kJ·mol^－1。
一定温度下，在密闭容器中反应 $2 N O_{2} (g) ＝ N_{2} O_{4} (g)$ 达到平衡。
其它条件不变时，下列措施能提高 $N O_{2}$ 转化率的是（填字母）。

A．

减小

N O_{2}

的浓度

B．

降低温度

C．

增加

N O_{2}

的浓度

D．

升高温度

（2）25℃时，1.00g $N_{2} H_{4}$ (l)与足量 $N_{2} O_{4}$ (l)完全反应生成 $N_{2}$ (g)和 $H_{2} O$ (l) ，放出19.14kJ的热量。则反应 $2 N_{2} H_{4} (l) + N_{2} O_{4} (l) ＝ 3 N_{2} (g) + 4 H_{2} O (l)$ 的△H＝ $k J \cdot m o l^{－ 1}$

（3）17℃、1.01×10⁵Pa，密闭容器中 $N_{2} O_{4}$ 和 $N O_{2}$ 的混合气体达到平衡时，
c( $N O_{2}$ )＝0.0300mol·L^－1、c( $N_{2} O_{4}$ )＝0.0120mol·L^－1。
计算反应 $2 N O_{2} (g) ＝ N_{2} O_{4} (g)$ 的平衡常数K。
（4）现用一定量的Cu 与足量的浓HNO₃反应，制得1.00L已达平衡的 $N_{2} O_{4}$ 和 $N O_{2}$ 混合气体（17℃、1.01×10⁵Pa），理论上至少需消耗Cu 多少克？

多沙唑嗪盐酸盐是一种用于治疗高血压的药物。多沙唑嗪的合成路线如下：

（1）写出 $D$ 中两种含氧官能团的名称：和。
（2）写出满足下列条件的 $D$ 的一种同分异构体的结构简式。
①苯的衍生物，且苯环上的一取代产物只有两种；②与 $N a_{2} C O_{3}$ 溶液反应放出气体；
③水解后的产物才能与 $F e C l_{3}$ 溶液发生显色反应。
（3） $E \to F$ 的反应中还可能生成一种有机副产物，该副产物的结构简式为。
（4）由 $F$ 制备多沙唑嗪的反应中要加入试剂 $X (C_{10} H_{10} N_{3} O_{2} C l)$ ， $X$ 的结构简式为。
（5）苯乙酸乙酯是一种常见的合成香料。请设计合理的方案以苯甲醛和乙醇为原料合成苯乙酸乙酯（用合成路线流程图表示，并注明反应条件）。

提示：① $R - B r + N a \to R - C N + N a B r$ ；②合成过程中无机试剂任选；
③合成路线流程图示例如下：