(一) 现代铝的精炼研究方向是减低能耗。如图:室温下通过电解在阴极沉积纯铝,A1Br
3在苯(简写 ArH)中可以生成[A1
2Br
5ArH]
+和 Br
-。

(1)阳极的材料________;
(2)写出阴极沉积铝的电极方程式__________________________________________;
(二)邻硝基苯甲酸是重要的医院中间体,最新合成方法是邻硝基甲苯和高锰酸钾在相转移催化剂季铵盐(Q
+X
-)氧化、酸化合成,其原理如下:

相转移催化原理如下:

有关物质的物理性质如下表:
物质
| 邻硝基苯甲酸
| 高锰酸钾
| 苄基三乙基氯化铵(C6H5-CH2CH2)N(C2H5)3Cl
| 聚乙二醇
| 四丁基溴化铵(C4H9)4NBr
| NH4Cl
|
水
| 难溶
| 易溶
| 可溶
| 任意比互溶溶
| 可溶
| 易溶
|
有机物
| 易溶
| 难溶
| 易溶
| 易溶
| 易溶
| 难溶
|
下列说法不合理的是________;
A.相转移催化剂作用主要决定于 Q
+的物理化学性质
B.反应中为了防止温度剧烈升高,投料应该分批加入
C.Q
+X
-是通过增大反应接触面积提高反应速率
D.增大压强可以提高邻硝基甲苯氧化的反应限度
A.工业使用季铵盐(Q+X-)可以提高邻硝基苯甲酸产率 |
(2)四丁基溴化铵(C
4H
9)
4NBr 萃取水中的高锰酸钾的方程式为:KMnO
4(aq) +Q
+X
-(aq) →Q
+ MnO
4-(aq) +KX
(aq),写出平衡常数 k 的表达式________________;设n(Q
+X
-):n(邻硝基甲苯)=x,理论证明当 x=5%邻硝基甲酸产率 y 得到最大值,请画出
y 随
x 变化的示意图________________ 。
(3)实验表明,当温度 100℃、反应时间 2.5h,n(KMnO
4): n(邻硝基甲苯)=3:1,催化剂用量相同,Q
+X
-反应的催化效果如下:
相转移催化剂
| 苄基三乙基氯化铵 (C6H5-CH2CH2) N(C2H5)3Cl
| 聚乙二醇
| 四丁基溴化铵 (C4H9)4NBr
|
产率%
| 46.7
| 20.0
| 53.1
|
苄基三乙基氯化铵比四丁基溴化铵催化效果差的原因_____________________________;工业生产不用聚乙二醇做催化剂的主要原因____________________________________ ;
(4)(C
4H
9)
4NBr 为催化剂,邻硝基甲苯和高锰酸钾反应,测得溶液酸碱性对产率、反应时间影响如图,下列推测合理的是________。

A.溶液碱性强产率降低是因为季铵盐发生水解反应
B.pH=2 高锰酸钾一定发生副反应
C.选择 pH=7、适当升温可以提高产率
D.工业可以选择浓硝酸替代高锰酸钾做氧化剂,减缓对设备的腐蚀