(2)满足条件的D的同分异构体应有如下结构特点:①苯环上有2个取代基且位于对位;②含有﹣COOH,③含有﹣COO﹣(酯基)、且苯环直接与O原子相连,由此可任写一种;
(3)审题认真,看看反应实质是什么,结合反应物物质的量之比进行判断,结合信息,可以判断反应物物质的量之比如果控制不好达到2:1,就会出现副产物;
(4)结合反应物与产物及题目提供的X(C10H10N3O2Cl),不难得出答案;
(5)关注官能团种类的改变,搞清反应机理,要从两个方面入手:一是由产物逆推前一步的物质结构,二是由已知条件寻找合成的方法.
【解答】解:(1)由结构可知,分子中含有﹣COOH和﹣O﹣,分别为羧基和醚键,故答案为:羧基、醚键;
(2)满足条件的D的同分异构体应有如下结构特点:①苯环上有2个取代基且位于对位;②含有﹣COOH,③水解后的产物才能与FeCl3 溶液发生显色反应,说明含有﹣COO﹣(酯基)、且苯环直接与O原子相连,由此可写出同分异构体的结构为,
故答案为:;
(3)反应E→F中,N﹣H键中H被取代,而中有2个N﹣H键,不难想到,副产物为2个N﹣H键中的H均发生反应生成,
故答案为:;
(4)对比多沙唑嗪与F的结构,即可写出试剂X的结构简式为,
故答案为:;
(5)对于有机合成问题,要从两个方面入手:一是由产物逆推前一步的物质结构,二是由已知条件寻找合成的方法.由产物逆推可得前一步的物质为和CH3CH2OH,而比原料多一个C原子,在此要从题给信息中寻找增长碳链的方法,并注意逆推与正推的结合.结合多沙唑嗪的合成与本小题的信息,逆推如下:
,则反应流程应为,
故答案为:.
【点评】本题是一道综合性的有机合成试题,考查了同分异构题的书写,及根据条件进行有机合成,题目难度较大.注意关注重要官能团的性质,书写同分异构体(有限制条件的)要求熟练掌握各种官能团的性质结合题目信息即可得出答案.
20.(10分)联氨(N2H4)及其衍生物是一类重要的火箭燃料.N2H4与N2O4反应能放出大量的热.
(1)已知:2NO2(g)═N2O4(g)△H=﹣57.20kJ•mol﹣1.一定温度下,在密闭容器中反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡.
其他条件不变时,下列措施能提高NO2转化率的是BC(填字幕)
A.减小NO2的浓度 B.降低温度 C.增加NO2的浓度 D.升高温度
(2)25℃时,1.00gN2H4(l)与足量N2O4(l)完全反应生成N2(g)和H2O(l),放出19.14kJ的热量.则反应2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l)的△H=﹣1224.96kJ•mol﹣1
(3)17℃、1.01×105Pa,密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时,c(NO2)=0.0300mol•L﹣1、c(N2O4)=0.0120mol•L﹣1.计算反应2NO2(g)N2O4(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已达到平衡的N2O4和NO2的混合气体(17℃、1.01×105Pa),理论上至少需消耗Cu多少克?
【考点】5A:化学方程式的有关计算;5D:有关反应热的计算;C8:化学平衡常数的含义;CB:化学平衡的影响因素
【专题】16:压轴题;21:热点问题;51E:化学平衡专题.
【分析】本题考察了平衡移动原理、反应热计算、平衡常数,氧化还原反应的计算.
(1)根据外界条件对平衡的影响,若平衡正向移动,则能提高NO2转化率;
(2)根据热化学方程式,应计算2 molN2H4完全然绕放出的热量;
(3)根据平衡常数表达式,带入平衡浓度计算;
(4)首根据(3)问浓度关系,计算出1L混合气体中N2O4和NO2,然后根据反应方程式或氧化还原反应中得失电子守恒即可计算出铜的质量.
【解答】解:(1)减少NO2的浓度平衡向逆反应方法移动,NO2的转化率降低;降低温度,平衡向放热方向移动,正反应为放热反应,所以降低温度,NO2的转化率升高;增加NO2的浓度,相当于加压,平衡正向移动,所以NO2的转化率升高;升高温度,平衡向吸热反应方向移动,所以NO2的转化率降低.
故选BC.
(2)2mol N2H4完全燃烧放出热量为:2mol×32g/mol×19.14KJ/g═1224.96KJ,
故反应2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l)的△H=﹣1224.96kJ•mol﹣1.
(3)根据题意知平衡时:c(N2O4)=0.0120mol•L﹣1; c(NO2)=0.0300mol•L﹣1
答:平衡常数为13.3.
(4)由(3)可知,在17℃、1.01×105Pa达到平衡时,1.00L混合气体中:n(N2O4)=c(N2O4)×V=0.0120mol•L﹣1×1.00L=0.0120mol,n(NO2)=c(NO2)×V=0.0300mol•L﹣1×1.00L=0.0300mol
则n总(NO2)=n(NO2)+2×n(N2O4)=0.0540mol
答:理论上至少需消耗C1.73 g.
【点评】简单的反应热计算要注意将质量转化为物质的量,还要注意比例关系;计算平衡常数时,带入平衡常数表达式的一定是平衡浓度;本题计算铜的质量可根据得失电子守恒简化计算.
三、选做题(本题包括21、22两小题,分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容.请选择其中一题,并在相应的答题区域内作答.若两题都做,则按21题评分).