Question

【題目】中科院的科研人員在Na-Fe3O4和HMCM-22 的表面將CO2轉(zhuǎn)化為烷烴，其過程如下圖。

(1)Na-Fe3O4和HMCM-22 在反應(yīng)中的作用為_______________

(2)(X)的系統(tǒng)命名的名稱為_______________

(3)(Y)的一氯代物有_________________種

(4)(X)與(Y)的關(guān)系為 ________________

(5)在HMCM-22 表面生成摩爾質(zhì)量為128g/mol且含兩種氫的烷烴(Z)，寫出其結(jié)構(gòu)簡式___________，

(6)在HMCM-22 表面生成一種同溫同壓蒸氣密度是氫氣57倍且含有一種氫的烷烴(M)，寫出其與氯氣反應(yīng)生成一氯代烴的方程式______________________________

Answer 1

【答案】催化劑 2-甲基丁烷 4 同系物 C(CH2CH3)4、C(CH3)3CH2C(CH3)3 C(CH3)3C(CH3)3 + Cl2 (CH3)3C(CH3)2CH2 Cl + HCl

【解析】

(1) 催化劑是在化學(xué)反應(yīng)中能改變反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和組成在反應(yīng)后保持不變的物質(zhì)，催化劑在化學(xué)反應(yīng)中起催化作用；

(2)根據(jù)烷烴的系統(tǒng)命名方法命名；

(3)根據(jù)等效氫原子數(shù)確定一氯代物有多少種；

(4) 結(jié)構(gòu)相似、分子組成相差若干個(gè)“CH2”原子團(tuán)的有機(jī)化合物互為同系物；

(5) 12n+2n+2=128，解得n=9，所以Z的分子式為C9H20，由于含兩種氫原子，根據(jù)對稱性寫出結(jié)構(gòu)簡式；

(6) 因氣體的密度之比等于摩爾質(zhì)量之比，烷烴M蒸氣的摩爾質(zhì)量為2g/mol×57=114g/mol，則12n+2n+2=114，解得n=8，所以烷烴M的分子式為C8H18，由于只含有一種氫原子，故M的結(jié)構(gòu)簡式為C(CH3)3C(CH3)3，M與氯氣光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，據(jù)此寫出化學(xué)方程式。

(1) 由圖可知，在Na-Fe3O4和HMCM-22 的表面將CO2轉(zhuǎn)化為烷烴，所以Na-Fe3O4和HMCM-22 在反應(yīng)中的作用為催化劑；

故答案為：催化劑；

(2) 圖中最長碳鏈為4個(gè)碳，從左側(cè)開始編號，所以該烷烴的名稱為2-甲基丁烷；

故答案為：2-甲基丁烷；

(3) 根據(jù)對稱性不難發(fā)現(xiàn)，Y的氫原子有4種，故一氯代物有4種；

故答案為：4；

(4)(X)與(Y)都是烷烴，且分子組成相差一個(gè)CH2原子團(tuán)，所以(X)與(Y)互為同系物；

故答案為：同系物；

(5)設(shè)烷烴Z的分子式為CnH2n+2，則12n+2n+2=128，解得n=9，所以Z的分子式為C9H20，由于含兩種氫原子，根據(jù)對稱性寫出結(jié)構(gòu)簡式有：C(CH2CH3)4、C(CH3)3CH2C(CH3)3；

故答案為：C(CH2CH3)4、C(CH3)3CH2C(CH3)3；

(6) 因氣體的密度之比等于摩爾質(zhì)量之比，烷烴M蒸氣的摩爾質(zhì)量為2g/mol×57=114g/mol，則12n+2n+2=114，解得n=8，所以烷烴M的分子式為C8H18，由于只含有一種氫原子，故M的結(jié)構(gòu)簡式為C(CH3)3C(CH3)3，M與氯氣光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，化學(xué)方程式為C(CH3)3C(CH3)3 + Cl2 (CH3)3C(CH3)2CH2 Cl+ HCl。

故答案為：C(CH3)3C(CH3)3 + Cl2 (CH3)3C(CH3)2CH2 Cl+ HCl。