30.( 16分)脱水偶联反应是一种新型的直接烷基化反应,例如:
反应①:
( 1)化合物Ⅰ的分子式为_________, 1 mol该物质完全燃烧最少需要消耗___________ molO 2。
( 2)化合物Ⅱ可使____________溶液(限写一种)褪色;化合物Ⅲ(分子式为 C 10 H 11 C 1)可与 NaOH水溶液共热生成化合物Ⅱ,相应的化学方程式为______.
( 3)化合物 III与 NaOH乙醇溶液共热生成化合物Ⅳ,Ⅳ的核磁共振氢谱除苯环峰外还有四组峰,峰面积之比为为 1: 1: 1: 2,Ⅳ的结构简式为_______.
( 4)由 CH 3 COOCH 2 CH 3可合成化合物Ⅰ。化合物Ⅴ是 CH 3 COOCH 2 CH 3的一种无支链同分异构体,碳链两端呈对称结构,且在 Cu催化下与过量 O 2反应生成能发生银镜反应的化合物Ⅵ。Ⅴ的结构简式为______,Ⅵ的结构简式为______。
( 5)一定条件下,与也可以发生类似反应①的反应,有机产物的结构简式为______________
【答案】( 1) C 6 H 10 O 3; 7
( 2)溴的四氯化碳(或酸性高锰酸钾)
( 3)
( 4) HOCH 2 CH= CHCH 2 OH
( 5)
【解析】( 1)根据化合物 I的结构简式可写出分子式。 1 mol有机物 C x H y O z燃烧的耗氧量为() mol,代入各原子数可知耗氧量为 7 mol。
( 2)化合物 II中含有碳碳双键,因此可使溴的四氯化碳溶液或酸性高锰酸钾溶液褪色。化合物 III与 NaOH水溶液生成化合物 II,因此化合物 III为卤代烃,水解得到化合物 II,其结构简式为。
( 3)卤代烃与 NaOH的醇溶液发生消去反应,根据除苯环外核磁共振氢谱有 4种峰,可知化合物中除苯环外还有 4种氢,根据峰面积比可知氢原子个数比为 1:1:1:2,则化合物 IV的结构简式为。
( 4)根据题中所述,化合物 V无支链且碳链呈对称结构,可写出其结构简式为 HOCH 2 CH= CHCH 2 OH。化合物 V为醇类,催化氧化得到醛,故化合物 VI为。
( 5)依据反应机理,相当于化合物 II,相当于化合物 I,两者反应可得到。
31.( 16分)大气中的部分碘源于 O 3对海水中 I-的氧化。将 O 3持续通入 NaI溶液中进行模拟研究。
( 1) O 3将 I-氧化成 I 2的过程由 3步反应组成:
① I-( aq)+ O 3( g)= IO- (aq)+ O 2( g)△ H 1
② IO-( aq)+ H+ (aq) HOI (aq)△ H 2
③ HOI (aq)+ I- (aq)+ H+ (aq) I 2 (aq)+ H 2 O (l)△ H 3
总反应的化学方程式为_____________,其反应△ H=______________。
( 2)在溶液中存在化学平衡: I 2 (aq)+ I- (aq) I 3- (aq),其平衡常数表达式为_____________。
( 3)为探究 Fe 2+对 O 3氧化 I-反应的影响(反应体如下左图),某研究小组测定两组实验中 I 3-浓度和体系 pH,结果见下右图 14和下表。
①第 1组实验中,导致反应后 pH升高的原因是____________。
②左图中的 A为,由 Fe 3+生成 A的过程能显著提高Ⅰ-的转化率,原因是 _____________。
③第 2组实验进行 18 s后, I 3-浓度下降。导致下降的直接原因有______________(双选) 。
A. c( H+)减小 B. c( I-)减小 C. I 2 (g)不断生成 D. c( Fe 3+)增加
( 4)据上述右图,计算 3-18 s内第 2组实验中生成 I 3-的平均反应速率_______________(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
【答案】( 1) O 3+ 2 I—+ 2 H+= I 2+ O 2+ H 2 O;△ H=△ H 1+△ H 2+△ H 3;
( 2)
( 3)① O 3氧化 I-生成 I 2的反应使溶液中的 H+浓度减小
② Fe( OH) 3;由于 Fe 3+的水解,体系中的 H+浓度增加,使 O 3氧化 I-的两个分步反应②和③的平衡向右移动, I-的转化率升高
③ BC
( 4)
【解析】( 1)将题中 3个方程式直接相加即可得总反应方程式。根据盖斯定律可知△ H=△ H 1+△ H 2+△ H 3。
( 2)依据平衡常数的定义,可知。
( 3)①根据 O 3氧化 I-的总反应,可知反应过程中消耗 H+,水电离出的 H+参与反应,破坏了水的电离平衡,使溶液 OH-逐渐增大,因而溶液酸性减弱,碱性增强, pH增大。
② Fe 3+水解生成 Fe( OH) 3。 Fe 3+的水解使溶液显酸性, H+浓度增加,对于反应过程中反应②和③的平衡正向移动,使 I-的转化率升高。
③根据图示,对于 I 3-浓度有直接影响的是 I-和 I 2( g),反应过程中 I-被氧化,消耗量较大, I 2( g)不断从体系中分离,使可生成 I 3-的 I-和 I 2浓度减小, I 3-离子浓度减小。
( 4)根据反应速率计算公式,将图中的数据代入公式直接计算即可。