高中化学综合题

我国科学家发现一种钒配合物Ⅰ可以充当固氮反应的催化剂，反应过程中经历的中间体包括Ⅱ和Ⅲ。

（代表单键、双键或三键）

回答问题：

（1）配合物Ⅰ中钒的配位原子有 $4$种，它们是＿＿＿＿＿。

（2）配合物Ⅰ中， $R\prime$代表芳基， $V﹣O﹣R\prime$空间结构呈角形，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）配合物Ⅱ中，第一电离能最大的配位原子是＿＿＿＿＿。

（4）配合物Ⅱ和Ⅲ中，钒的化合价分别为 $+4$和 $+3$，配合物Ⅱ、Ⅲ和 $N_2$三者中，两个氮原子间键长最长的是＿＿＿＿＿。

（5）近年来，研究人员发现含钒的锑化物 $Cs{V}_{3}S{b}_5$在超导方面表现出潜在的应用前景。 $Cs{V}_{3}S{b}_5$晶胞如图1所示，晶体中包含由 $V$和 $Sb$组成的二维平面（见图2）。

①晶胞中有 $4$个面的面心由钒原子占据，这些钒原子各自周围紧邻的锑原子数为＿＿＿＿＿。锑和磷同族，锑原子基态的价层电子排布式为＿＿＿＿＿。

②晶体中少部分钒原子被其它元素（包括 $Ti、Nb、Cr、Sn$）原子取代，可得到改性材料。下列有关替代原子说法正确的是＿＿＿＿＿。

A．	有 $+4$或 $+5$价态形式
B．	均属于第四周期元素
C．	均属于过渡元素
D．	替代原子与原离子的离子半径相近

加兰他敏是一种天然生物碱，可作为阿尔茨海默症的药物，其中间体的合成路线如图。

已知：① $Bn$为

②（ $R_1$为烃基， $R_2、R_3$为烃基或 $H$）

回答下列问题：

（1）A中与卤代烃成醚活性高的羟基位于酯基的＿＿＿＿＿位（填“间”或“对”）。

（2）C发生酸性水解，新产生的官能团为羟基和＿＿＿＿＿（填名称）。

（3）用 $O_2$代替 $PCC$完成D→E的转化，化学方程式为＿＿＿＿＿。

（4）F的同分异构体中，红外光谱显示有酚羟基、无 $N﹣H$键的共有＿＿＿＿＿种。

（5）H→I的反应类型为＿＿＿＿＿。

（6）某药物中间体的合成路线如图（部分反应条件已略去），其中M和N的结构简式分别为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。

端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应，成为Glaser反应． $2R﹣C\equiv C﹣H\stackrel{\mathrm{催化剂}}{\to }R﹣C\equiv C﹣C\equiv C﹣R+H_2$ 该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值．下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线：

回答下列问题：

（1）B的结构简式为________，D的化学名称为________．

（2）①和③的反应类型分别为________、________．

（3）E的结构简式为________．用 $1molE$ 合成1，4﹣二苯基丁烷，理论上需要消耗氢气________mol．

（4）化合物（________）也可发生Glaser偶联反应生成聚合物，该聚合反应的化学方程式为________．

（5）芳香化合物F是C的同分异构体，其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为3：1，写出其中3种的结构简式________．

（6）写出用2﹣苯基乙醇为原料（其他无机试剂任选）制备化合物D的合成路线________．

以硅藻土为载体的五氧化二钒（ $V_2{O}_5$ ）是接触法生产硫酸的催化剂．从废钒催化剂中回收 $V_2{O}_5$ 既避免污染环境又有利于资源综合利用．废钒催化剂的主要成分为：

物质	$V_2{O}_5$	$V_2{O}_4$	$K_{2}S{O}_4$	$Si{O}_2$	$F{e}_2{O}_3$	$A{l}_2{O}_3$
质量分数/%	2.2～2.9	2.8～3.1	22～28	60～65	1～2	＜1

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

（1）"酸浸"时 $V_2{O}_5$ 转化为 $V{O_2}^{+}$ ， 反应的离子方程式为________，同时 $V_2{O}_4$ 转成 $V{O}^{2+}$ ． "废渣1"的主要成分是________．

（2）"氧化"中欲使 $3mol$ 的 $V{O}^{2+}$ 变为 $V{O_2}^{+}$ ， 则需要氧化剂 $KCl{O}_3$ 至少为________mol．

（3）"中和"作用之一是使钒以 $V_4{O_{12}}^{4﹣}$ 形式存在于溶液中．"废渣2"中含有________．

（4）"离子交换"和"洗脱"可简单表示为： $4ROH+V_4{O_{12}}^{4﹣}\underset{\mathrm{洗脱}}{\overset{\mathrm{离子交换}}{\leftrightharpoons }}{R}_4{V}_4{O}_{12}+4O{H}^{﹣}$ （以ROH为强碱性阴离子交换树脂）．为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性（填"酸""碱""中"）．

（5）"流出液"中阳离子最多的是________．

（6）"沉钒"得到偏钒酸铵（ $N{H}_{4}V{O}_3$ ）沉淀，写出"煅烧"中发生反应的化学方程式________．

[化学--选修5：有机化学基础]

化合物G是治疗高血压的药物"比索洛尔"的中间体，一种合成G的路线如下：

已知以下信息：

①A的核磁共振氢谱为单峰；B的核磁共振氢谱为三组峰，峰面积比为6∶1∶1。

②D的苯环上仅有两种不同化学环境的氢； $1molD$ 可与 $1molNaOH$ 或 $2molNa$ 反应。

回答下列问题：

（1）A的结构简式为____________。

（2）B的化学名称为____________。

（3）C与D反应生成E的化学方程式为____________。

（4）由E生成F的反应类型为____________。

（5）G的分子式为____________。

（6）L是D的同分异构体，可与FeCl ₃溶液发生显色反应， $1mol$ 的L可与 $2mol$ 的 $N{a}_{2}C{O}_3$ 反应，L共有______种；其中核磁共振氢谱为四组峰，峰面积比为3∶2∶2∶1的结构简式为___________、____________。

卤沙唑仑 $W$ 是一种抗失眠药物，在医药工业中的一种合成方法如图：

已知：（ⅰ） + +HCl

（ⅱ） + +H ₂O

回答下列问题：

（1） $A$ 的化学名称是 　　。

（2）写出反应③的化学方程式 　　。

（3） $D$ 具有的官能团名称是 　　。（不考虑苯环）

（4）反应④中， $Y$ 的结构简式为 　　。

（5）反应⑤的反应类型是 　　。

（6） $C$ 的同分异构体中，含有苯环并能发生银镜反应的化合物共有 　　种。

（7）写出 $W$ 的结构简式 　　。

【选修五：有机化学基础】氧化白藜芦醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反应合成W的一种方法：

回答下列问题：

（1）A的化学名称为________。    

（2） 中的官能团名称是________。    

（3）反应③的类型为________，W的分子式为________。    

（4）不同条件对反应④产率的影响见下表：

实验	碱	溶剂	催化剂	产率/%
①	KOH	DMF	$Pd(OAc{)}_2$	22.3
②	$K_{2}C{O}_3$	DMF	$Pd(OAc{)}_2$	10.5
③	$E{t}_{3}N$	DMF	$Pd(OAc{)}_2$	12.4
④	六氢吡啶	DMF	$Pd(OAc{)}_2$	31.2
⑤	六氢吡啶	DMA	$Pd(OAc{)}_2$	38.6
⑥	六氢吡啶	NMP	$Pd(OAc{)}_2$	24.5

上述实验探究了________和________对反应产率的影响。此外，还可以进一步探究________等对反应产率的影响。

（5）X为D的同分异构体，写出满足如下条件的X的结构简式________。

①含有苯环；②有三种不同化学环境的氢，个数比为6∶2∶1；③ $1mol$ 的X与足量金属Na反应可生成 $2g{H}_2$ 。

（6）利用Heck反应，由苯和溴乙烷为原料制备 ，写出合成路线________。（无机试剂任选）    

维生素E是一种人体必需的脂溶性维生素，现已广泛应用于医药、营养品、化妆品等。天然的维生素E由多种生育酚组成，其中α﹣生育酚（化合物E）含量最高，生理活性也最高。下面是化合物E的一种合成路线，其中部分反应略去。

已知以下信息：

a）

b）

c）

回答下列问题：

（1）A的化学名称为 　 　。

（2）B的结构简式为 　　。

（3）反应物C含有三个甲基，其结构简式为 　　。

（4）反应⑤的反应类型为 　　。

（5）反应⑥的化学方程式为 　　。

（6）化合物C的同分异构体中能同时满足以下三个条件的有 　   个 （不考虑立体异构体，填标号）。

（ⅰ）含有两个甲基；（ⅱ） 含有酮羰基（但不含C＝C＝O）； （ⅲ） 不含有环状结构。

（a） 4 （b） 6 （c） 8 （d） 10

其中，含有手性碳（注：连有四个不同的原子或基团的碳）的化合物的结构简式为 　　。

【选修五：有机化学基础】

环氧树脂因其具有良好的机械性能、绝缘性能以及与各种材料的粘结性能，已广泛应用于涂料和胶黏剂等领域。下面是制备一种新型环氧树脂G的合成路线：

已知以下信息：

回答下列问题：

（1）A是一种烯烃，化学名称为________，C中官能团的名称为________、________。    

（2）由B生成C的反应类型为________。    

（3）由C生成D的反应方程式为________。    

（4）E的结构简式为________。    

（5）E的二氯代物有多种同分异构体，请写出其中能同时满足以下条件的芳香化合物的结构简式________、________。

①能发生银镜反应；②核磁共振氢谱有三组峰，且峰面积比为3∶2∶1。

（6）假设化合物D、F和NaOH恰好完全反应生成1 mol单一聚合度的G，若生成的NaCl和H ₂O的总质量为765g，则G的 n值理论上应等于________。    

空气中 $C{O}_2$含量的控制和 $C{O}_2$资源利用具有重要意义。

（1）燃煤烟气中 $C{O}_2$的捕集可通过如图所示的物质转化实现。

“吸收”后所得的 $KHC{O}_3$溶液与石灰乳反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；载人航天器内，常用 $LiOH$固体而很少用 $KOH$固体吸收空气中的 $C{O}_2$，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）合成尿素 $[CO（N{H}_2{）}_2]$是利用 $C{O}_2$的途径之一。尿素合成主要通过下列反应实现

反应Ⅰ： $2N{H}_3（g）+C{O}_2（g）═N{H}_{2}COON{H}_4（l）$

反应Ⅱ： $N{H}_{2}COON{H}_4（l）═CO（N{H}_2{）}_2（l）+H_{2}O（l）$

①密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数（ $K$）与温度的关系如图甲所示，反应Ⅰ的 $\Delta H$＿＿＿＿＿（填“ $＝0$”或“ $＞0$”或“ $＜0$”）。

②反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外，还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲[ $（N{H}_{2}CO{）}_{2}NH$]和尿素转化为氰酸铵（ $N{H}_{4}OCN$）等副反应。尿素生产中实际投入 $N{H}_3$和 $C{O}_2$的物质的量之比为 $n（N{H}_3）：n（C{O}_2）＝4：1$，其实际投料比值远大于理论值的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）催化电解吸收 $C{O}_2$的 $KOH$溶液可将 $C{O}_2$转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率（ $FE\%$）随电解电压的变化如图乙所示。

$FE\%＝\frac{Q_X\left(\mathrm{生成还原产物所需要的电量}\right)}{Q_{总}\left(\mathrm{电解过程中通过的总电量}\right)}\times 100\%$

其中， $Q_X＝nF$， $n$表示电解生成还原产物 $X$所转移电子的物质的量， $F$表示法拉第常数。

①当电解电压为 $U_{1}V$时，电解过程中含碳还原产物的 $FE\%$为 $0$，阴极主要还原产物为＿＿＿＿＿（填化学式）。

②当电解电压为 $U_{2}V$时，阴极由 $HC{O_3}^{-}$生成 $C{H}_4$的电极反应式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

③当电解电压为 $U_{3}V$时，电解生成的 $C_2{H}_4$和 $HCO{O}^{﹣}$的物质的量之比为＿＿＿＿＿（写出计算过程）。

有些离子方程式能表示一类反应，而有些离子方程式却只能表示一个反应。
某同学在进行归纳总结时研究发现：
HCO₃^-＋Ca^2＋＋OH^－===CaCO₃↓＋H₂O能表示（金属离子仅限Na⁺与Ca²⁺）“向NaHCO₃溶液中加入过量澄清石灰水”对应的离子方程式；
也可表示：                                                   对应的离子方程式
更可表示：                                                   对应的离子方程式

以葡萄糖为原料制得的山梨醇（A）和异山梨醇（B）都是重要的生物质转化平台化合物。E是一种治疗心绞痛的药物。有葡萄糖为原料合成E的路线如下：

回答下列问题：

（1）葡萄糖的分子式为________.    

（2）A中含有的官能团的名称为________.    

（3）由B到C的反应类型为________.    

（4）C的结构简式为________.    

（5）由D到E的反应方程式为________.    

（6）F是B的同分异构体，7.30g的F与足量饱和碳酸氢钠反应可释放出2.24L二氧化碳（标准状况），F的可能结构共有________种（不考虑立体异构）；其中核磁共振氢谱为三组峰，峰面积比为3:1:1的结构简式为________.    

近来有报道，碘代化合物E与化合物H在Cr-Ni催化下可以发生偶联反应，合成一种多官能团的化合物Y，其合成路线如下：

已知：

回答下列问题：

（1）A的化学名称是________。    

（2）B为单氯代烃，由B生成C的化学方程式为________。    

（3）由A生成B、G生成H的反应类型分别是________、________。    

（4）D的结构简式为________。    

（5）Y中含氧官能团的名称为________。    

（6）E与F在Cr-Ni催化下也可以发生偶联反应，产物的结构简式为________。    

（7）X与D互为同分异构体，且具有完全相同官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢，其峰面积之比为3∶3∶2。写出3种符合上述条件的X的结构简式________。    

硫酸工业在国民经济中占有重要地位。

（1）我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆（ $CuS{O}_4•5H_{2}O$）取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中 $CuS{O}_4•5H_{2}O$分解的TG曲线（热重）及 $DSC$曲线（反映体系热量变化情况，数值已省略）如图所示。 $700℃$左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有 $S{O}_2$、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿（填化学式）。

（2）铅室法使用了大容积铅室制备硫酸（ $76\%$以下），副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下：

$N{O}_2+S{O}_2+H_{2}O═NO+H_{2}S{O}_4$ㅤ

$2NO+O_2═2N{O}_2$

（i）上述过程中 $N{O}_2$的作用为＿＿＿＿＿。

（ii）为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（答出两点即可）。

（3）接触法制硫酸的关键反应为 $S{O}_2$的催化氧化： $S{O}_2（g）+\frac{1}{2}{O}_2（g）\rightleftharpoons S{O}_3（g）\Delta H＝﹣98.9kJ•mo{l}^{﹣1}$

（i）为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率（ $\alpha$）下反应速率（数值已略去）与温度的关系如图所示，下列说法正确的是＿＿＿＿＿。

A．	温度越高，反应速率越大
B．	$\alpha ＝0.88$的曲线代表平衡转化率
C．	$\alpha$越大，反应速率最大值对应温度越低
D．	可根据不同 $\alpha$下的最大速率，选择最佳生产温度

（ii）为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如图所示，催化性能最佳的是＿＿＿＿＿（填标号）。

（iii）设 $O_2$的平衡分压为 $p$， $S{O}_2$的平衡转化率为 ${\alpha }_0$，用含 $p$和 ${\alpha }_0$的代数式表示上述催化氧化反应的 $K_p＝$＿＿＿＿＿（用平衡分压代替平衡浓度计算）。

[化学--选修3：物质结构与性质]

研究发现，在 $\text{C}{\text{O}}_2$ 低压合成甲醇反应 $({\mathit{CO}}_2+3H_2={\mathit{CH}}_3\mathit{OH}+H_{2}O)$ 中， $\text{Co}$ 氧化物负载的 $\text{Mn}$ 氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：

（1） $\text{Co}$ 基态原子核外电子排布式为________。元素 $\text{Mn}$ 与O中，第一电离能较大的是________，基态原子核外未成对电子数较多的是________。

（2） $\text{C}{\text{O}}_2$ 和 $\text{C}{\text{H}}_3\text{OH}$ 分子中 $C$ 原子的杂化形式分别为________和________。

（3）在 $\text{C}{\text{O}}_2$ 低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为________，原因是________。

（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料， $\text{Mn}({\mathit{NO}}_3{)}_2$ 中的化学键除了 $\sigma$ 键外，还存在________。

（5） $\text{MgO}$ 具有 $\text{NaCl}$ 型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式， $X$ 射线衍射实验测得 $\text{MgO}$ 的晶胞参数为 $a=0.420\text{nm}$ ，则 $r(O^{2-})$ 为________ $\text{nm}$ 。 $\text{MnO}$ 也属于 $\text{NaCl}$ 型结构，晶胞参数为 $a\text{'}=0.448\text{nm}$ ，则 $r\left(\text{M}{\text{n}}^{2+}\right)$ 为________ $\text{nm}$ 。