Question

【題目】

(一) 現代鋁的精煉研究方向是減低能耗。如圖 ：室溫下通過電解在陰極沉積純鋁，A1Br3 在苯(簡寫 ArH)中可以生成[A12Br5ArH]+和 Br-。

(1)陽極的材料________；

(2)寫出陰極沉積鋁的電極方程式__________________________________________；

(二)鄰硝基苯甲酸是重要的醫(yī)院中間體，最新合成方法是鄰硝基甲苯和高錳酸鉀在相轉移催化劑季銨鹽(Q+X-)氧化、酸化合成，其原理如下：

相轉移催化原理如下：

有關物質的物理性質如下表：

物質	鄰硝基苯甲酸	高錳酸鉀	芐基三乙基氯化銨(C6H5-CH2CH2)N(C2H5)3Cl	聚乙二醇	四丁基溴化銨(C4H9)4NBr	NH4Cl
水	難溶	易溶	可溶	任意比互溶溶	可溶	易溶
有機物	易溶	難溶	易溶	易溶	易溶	難溶

下列說法不合理的是________；

A．相轉移催化劑作用主要決定于 Q+的物理化學性質

B．反應中為了防止溫度劇烈升高，投料應該分批加入

C．Q+X-是通過增大反應接觸面積提高反應速率

D．增大壓強可以提高鄰硝基甲苯氧化的反應限度

E．工業(yè)使用季銨鹽(Q+X-)可以提高鄰硝基苯甲酸產率

(2)四丁基溴化銨(C4H9)4NBr 萃取水中的高錳酸鉀的方程式為：KMnO4(aq) +Q+X-(aq) →Q+ MnO4- (aq) +KX(aq),寫出平衡常數 k 的表達式________________；設n(Q+X-)：n(鄰硝基甲苯)=x，理論證明當 x=5％鄰硝基甲酸產率 y 得到最大值，請畫出 y 隨 x 變化的示意圖________________ 。

(3)實驗表明，當溫度 100℃、反應時間 2.5h，n(KMnO4): n(鄰硝基甲苯)=3:1，催化劑用量相同，Q+X-反應的催化效果如下：

相轉移催化劑	芐基三乙基氯化銨 (C6H5-CH2CH2) N(C2H5)3Cl	聚乙二醇	四丁基溴化銨 (C4H9)4NBr
產率％	46.7	20.0	53.1

芐基三乙基氯化銨比四丁基溴化銨催化效果差的原因_____________________________；工業(yè)生產不用聚乙二醇做催化劑的主要原因____________________________________ ；

(4)(C4H9)4NBr 為催化劑，鄰硝基甲苯和高錳酸鉀反應，測得溶液酸堿性對產率、反應時間影響如圖 ，下列推測合理的是________。

A．溶液堿性強產率降低是因為季銨鹽發(fā)生水解反應

B．pH=2 高錳酸鉀一定發(fā)生副反應

C．選擇 pH=7、適當升溫可以提高產率

D．工業(yè)可以選擇濃硝酸替代高錳酸鉀做氧化劑，減緩對設備的腐蝕

Answer 1

【答案】粗鋁 [Al2Br5ArH]++6e-→2Al+5Br-+ArH C D 芐基比烷基帶負電多，與MnO4-相排斥，不利于攜帶KMnO4進入有機體 聚乙二醇再水中溶解度大，反應過程損失多，造成MnO4-減少 B C

【解析】

(一) (1)因室溫下通過電解在陰極沉積純鋁，A1Br3 在苯(簡寫 ArH)中可以生成[A12Br5ArH]+和 Br-，陽極粗鋁失電子發(fā)生氧化反應，故陽極的材料為粗鋁；

(2)陰極[Al2Br5ArH]+得電子產生鋁單質，沉積鋁的電極方程式為[Al2Br5ArH]++6e-→2Al+5Br-+ArH；

(二) (1)A．相轉移催化劑作用主要決定于Q+與的的溶解性及反應難易程度，故與物理化學性質有關，選項A合理；

B．反應中為了防止溫度劇烈升高，投料應該分批加入，以免溫度急劇上升，選項B合理；

C．Q+X-是通過改變酸堿性提高反應速率，選項C不合理；

D．反應在溶液中進行，壓強對反應的影響較小，故增大壓強不能提高鄰硝基甲苯氧化的反應限度，選項D不合理；

E．工業(yè)使用季銨鹽(Q+X-)可以提高鄰硝基苯甲酸產率，選項E合理；

答案選CD；

(2)四丁基溴化銨(C4H9)4NBr 萃取水中的高錳酸鉀的方程式為：KMnO4(aq) +Q+X-(aq) →Q+ MnO4- (aq) +KX(aq),平衡常數 k 的表達式為；設n(Q+X-)：n(鄰硝基甲苯)=x，理論證明當 x=5％鄰硝基甲酸產率 y 得到最大值， 則曲線先升高后降低，y 隨 x 變化的示意圖如下；

(3)根據表中信息可知，

芐基三乙基氯化銨比四丁基溴化銨催化效果差的原因芐基比烷基帶負電多，與MnO4-相排斥，不利于攜帶KMnO4進入有機體；工業(yè)生產不用聚乙二醇做催化劑的主要原因聚乙二醇再水中溶解度大，反應過程損失多，造成MnO4-減少；

(4)A．溶液堿性強產率降低是因為季銨鹽電離程度增大，選項Ａ錯誤；

B．pH=2 高錳酸鉀一定發(fā)生副反應，氧化性較強，發(fā)生氧化還原反應，選項Ｂ正確；

C．選擇 pH=7、適當升溫，則減少高錳酸鉀的損失及溫度升高反應速率增大且平衡向正反應方向移動，則可以提高產率，選項Ｃ正確；

D．工業(yè)可以選擇濃硝酸替代高錳酸鉀做氧化劑，會引入新的雜質，選項Ｄ錯誤。

答案選BC。