【化学——选修5：有机化学基础】(15分)
有机化合物G是合成维生素类药物的中间体，其结构简式如图所示
G的合成路线如下图所示：
其中A～F分别代表一种有机化合物，合成路线中部分产物及反应条件已略去
已知：
请回答下列问题：
（1）G的分子式是 ，G中官能团的名称是 ；
（2）第②步反应的化学方程式是 ；
（3）B的名称（系统命名）是 ；
（4）第②～⑥步反应中属于取代反应的有 （填步骤编号）；
（5）第④步反应的化学方程式是 ；
（6）写出同时满足下列条件的E的所有同分异构体的结构简式 。
①只含一种官能团；②链状结构且无-O-O-；③核磁共振氢谱只有2种峰。
氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。
（1）下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。
| 反应 |
大气固氮 N2 (g)+O2 (g)  2NO(g) |
工业固氮 N2 (g)+3H2 (g)  2NH3(g) |
|||
| 温度/℃ |
27 |
2000 |
25 |
400 |
450 |
| K |
3.84×10-31 |
0.1 |
5×108 |
0.507 |
0.152 |
①分析数据可知：大气固氮反应属于__________（填“吸热”或“放热”）反应。
②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因__________。
③从平衡视角考虑，工业固氮应该选择常温条件，但实际工业生产却选择500℃左右的高温，解释其原因_______________________。
|
（2）工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N2的平衡转化率在不同压强（р1、р2）下随温度变化的曲线，下图所示的图示中，正确的是________（填“A”或“B”）；比较р1、р2的大小关系_________。
（3）20世纪末，科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现高温常压下的电化学合成氨，提高了反应物的转化率，其实验简图如C所示，阴极的电极反应式是 。
（4）近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路，反应原理为：2N2(g)+6H2O(1)
4NH3(g)+3O2(g)，则其反应热ΔH＝___________________。
已知：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H＝－92.4kJ·mol－1
2H2(g) +O2(g)
2H2O(l) △H＝－571.6kJ·mol－1
氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。
（1）海洋中的氮循环起始于氮的固定，其中属于固氮作用的一步是 （填图中数字序号）。
（2）下列关于海洋氮循环的说法正确的是 （填字母序号）。
a.海洋中存在游离态的氮
b.海洋中的氮循环起始于氮的氧化
c.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
d.向海洋排放含NO3-的废水会影响海洋中NH4+的含量
（3）有氧时，在硝化细菌作用下，NH4+可实现过程④的转化，将过程④的离子方程式补充完整：
________NH4+ + 5O2== 2NO2- + ________H+ +__________+__________
（4）有人研究了温度对海洋硝化细菌去除氨氮效果的影响，下表为对10 L人工海水样本的监测数据：
| 温度/℃ |
样本氨氮含量/mg |
处理24 h |
处理48 h |
| 氨氮含量/mg |
氨氮含量/mg |
||
| 20 |
1008 |
838 |
788 |
| 25 |
1008 |
757 |
468 |
| 30 |
1008 |
798 |
600 |
| 40 |
1008 |
977 |
910 |
硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是 ，在最佳反应温度时，48 h内去除氨氮反应的平均速率是 mg·L-1·h-1。
（5）为了避免含氮废水对海洋氮循环系统的影响，需经处理后排放。右图是间接氧化工业废水中氨氮（NH4+）的示意图。
① 结合电极反应式简述间接氧化法去除氨氮的原理： 。
② 若生成H2和N2的物质的量之比为3:1，则处理后废水的pH将 （填“增大”、“不变”或“减小”），请简述理由： 。
草酸（H2C2O4）是一种二元弱酸，广泛分布于动植物体中。
（1）人体内草酸累积过多是导致结石（主要成分是草酸钙）形成的原因之一。有研究发现，EDTA（一种能结合金属离子的试剂）在一定条件下可以有效溶解结石，用化学平衡原理解释其原因： 。
（2）已知：0.1 mol·L－1KHC2O4溶液呈酸性。下列说法正确的是 （填字母序号）。
a. 0.1 mol·L－1KHC2O4溶液中：c(K+) + c(H+) = c(HC2O4-) + 2c(C2O42-) + c(OH-)
b. 0.1 mol·L－1 KHC2O4溶液中：c(K+) > c(HC2O4-) > c(C2O42-) > c(H2C2O4)
c. 浓度均为0.1 mol·L－1 KHC2O4和K2C2O4的混合溶液中：2c(K+) = c(HC2O4-) + c(C2O42-)
d. 0.1 mol/L KHC2O4溶液中滴加等浓度NaOH溶液至中性：c(K+) > c(Na+)
（3）利用草酸制备草酸亚铁晶体(FeC2O4·xH2O)的流程及组分测定方法如下：
已知：i. pH>4时，Fe2+易被氧气氧化
ii. 几种物质的溶解度(g /100g H2O)如下
| |
FeSO4·7H2O |
(NH4)2SO4 |
FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O |
| 20℃ |
48 |
75 |
37 |
| 60℃ |
101 |
88 |
38 |
①用稀硫酸调溶液pH至1～2的目的是： ， 。
②趁热过滤的原因是： 。
③氧化还原滴定法常用于测定草酸亚铁晶体的摩尔质量(M)。称取a g草酸亚铁晶体溶于稀硫酸中，用b mol·L－1的高锰酸钾标准液滴定，到达滴定终点时，消耗高锰酸钾VmL，则M = 。(已知：部分反应产物为Mn2+、Fe3+、CO2)
研究大气中含硫化合物(主要是SO2和H2S)的转化具有重要意义。
（1）高湿条件下，写出大气中SO2转化为HSO3-的方程式： 。
（2）土壤中的微生物可将大气中H2S经两步反应氧化成SO42-，两步反应的能量变化示意图如下：
1mol H2S(g)全部氧化成SO42-(aq)的热化学方程式为 。
（3）二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含SO2快速启动，其装置示意图如下：
①质子的流动方向为 （“从A到B”或“从B到A”）。
②负极的电极反应式为 。
（4）燃煤烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。SO2烟气脱除的一种工业流程如下：
①用纯碱溶液吸收SO2将其转化为HSO3-，反应的离子方程式是 。
②若石灰乳过量，将其产物再排回吸收池，其中可用于吸收SO2的物质的化学式是 。
大气中的部分碘源于O3对海水中I¯的氧化。某科学小组进行O3与含I¯溶液反应的相关研究。
（1）O3将I¯氧化生成I2的过程由3步反应组成：
① I¯（aq）+ O3（g）="==" IO¯(aq)+O2（g） △H1
② IO¯（aq）+H+(aq)
HOI(aq) △H2
③ HOI(aq) + I¯(aq) + H+(aq)I2(aq) + H2O(l) △H3
用热化学方程式表示O3氧化I¯生成I2的反应____________________。
（2）O3在水中易分解，一定条件下，O3的浓度减少一半时所需的时间（t）如下表所示。已知：O3的起始浓度为0.0216 mol/L。
 |
3.0 |
4.0 |
5.0 |
6.0 |
| 20 |
301 |
231 |
169 |
58 |
| 30 |
158 |
108 |
48 |
15 |
| 50 |
31 |
26 |
15 |
7 |
① 在30℃、pH=4.0条件下，O3的分解速率为__________mol/(L·min)。
② pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用的是___________。
③ 根据表中数据，推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为_________（填字母代号）。
a．40℃、pH=3.0 b．10℃、pH=4.0 c．30℃、pH=7.0
（3）I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)
I3-(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数如图1所示，下列说法正确的是_____________。
A．反应I2(aq)＋I－(aq) 
I3-(aq)的ΔH>0
B．利用该反应可以除去硫粉中少量的碘单质
C．在上述平衡体系中加入苯，平衡不移动
D．25℃时，在上述平衡体系中加入少量KI固体，平衡常数K小于680
图1 图2
（4）将I2溶于CCl4中，得到紫红色的溶液，再加入一定浓度的KI溶液，现象如图2所示：
①上层溶液中含碘元素的微粒有____________________（用化学符号表示）。
②由实验现象可推测关于I2溶解性的结论是_________________________。
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