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填空题

选做题,本题有A、B两题,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,请选择其中一题作答,并把所选题目对应字母后的方框涂黑.若两题都作答,将按A题评分.

A.可以由下列反应合成三聚氰胺:

CaO+3CCaC2+CO↑       CaC2+N2CaCN2+C↑    CaCN2+2H2O=NH2CN+Ca(OH)2,NH2CN与水反应生成尿素[CO(NH22],尿素合成三聚氰胺.

(1)写出与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子的电子排布式:

______.CaCN2中阴离子为CN22-,与CN22-互为等电子体的分子有N2O和______(填化学式),由此可以推知CN22-离子的空间构型为______.

(2)尿素分子中C原子采取______杂化.尿素分子的结构简式是______,其中碳氧原子之间的共价键是______(填字母)

A.2个σ键          B.2个π键          C.1个σ键、1个π键

(3)三聚氰胺(

)俗称“蛋白精”.动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸(  

  )后,三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过______结合,在肾脏内易形成结石.

(4)CaO晶胞如图A所示,CaO晶体中Ca2+的配位数为______.CaO晶体和NaCl晶体的晶格能分别为:CaO 3401kJ/mol、NaCl 786kJ/mol.导致两者晶格能差异的主要原因是______.

B.实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯.有关物质的物理性质如下表.请回答有关问题.

Ⅰ.乙酸正丁酯粗产品的制备

在干燥的50mL圆底烧瓶中,装入沸石,加入11.5mL正丁醇和9.4mL冰醋酸,再加3~4滴浓硫酸.然后安装分水器(作用:实验过程中不断分离除去反应生成的水)、温度计及回流冷凝管,加热冷凝回流反应.

(1)本实验过程中可能产生多种有机副产物,写出其中两种的结构简式:______、______.

(2)实验中为了提高乙酸正丁酯的产率,采取的措施是:______、______.

Ⅱ.乙酸正丁酯粗产品的制备

(1)将乙酸正丁酯粗产品用如下的操作进行精制:①水洗  ②蒸馏  ③用无水MgSO4干燥 ④用10%碳酸钠洗涤,正确的操作步骤是______(填字母).

A.①②③④B.③①④②C.①④①③②D.④①③②③

(2)将酯层采用如图B所示装置蒸馏.

1.出图中仪器A的名称______.冷却水从______口进入(填字母).

2.②蒸馏收集乙酸正丁酯产品时,应将温度控制在______左右.

Ⅲ.计算产率

测量分水器内由乙酸与正丁醇反应生成的水体积为1.8mL,假设在制取乙酸正丁酯过程中反应物和生成物没有损失,且忽略副反应,计算乙酸正丁酯的产率______.

正确答案

A(1)与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子是锌,根据构造原理,基态的锌原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2;与CN22-互为等电子体的分子有N2O和CO2;等电子体具有相同的价电子数、原子总数,结构相似,二氧化碳分子是直线型,所以CN22-离子的空间构型是直线型.

故答案为:1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2;CO2;直线型.

(2)CO(NH22分子中中心原子C原子上含有三个σ键一个π键,所以空间构型是平面三角形的,碳原子采取sp2杂化,尿素分子的结构简式是

,其中碳氧原子之间的共价键是1个σ键、1个π键

,故选C.

故答案为:sp2

,C.

(3)三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间能形成氢键,所以是通过分子间氢键结合,在肾脏内易形成结石.

故答案为分子间氢键.

(4)以钙离子为中心,沿X、Y、Z三轴进行切割,结合图片知,钙离子的配位数是6;

晶格能大小与离子带电量成正比,CaO晶体中Ca 2+、O 2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量,导致氯化钠的晶格能大于氧化钙的晶格能.

故答案为:6,CaO晶体中Ca 2+、O 2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量.

BⅠ(1)醇在一定条件下能发生分子内或分子间脱水生成醚或烯烃,所以该条件下,正丁醇能发生分子间脱水形成醚CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3,也能形成分子内脱水生成正丁烯CH2=CHCH2CH3

故答案为:CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3;CH2=CHCH2CH3

(2)实验中为了提高乙酸正丁酯的产率,使反应向正反应方向移动,所以采取的措施是用分水器及时移走反应生成的水,减少生成物的浓度;使用过量醋酸,提高正丁醇的转化率.

故答案为:用分水器及时移走反应生成的水,减少生成物的浓度;使用过量醋酸,提高正丁醇的转化率.

Ⅱ.(1)因为正丁醇和乙酸都具有挥发性,所以制取的酯中含有正丁醇和乙酸,第一步水洗除去酯中的正丁醇和乙酸;

第二步用10%碳酸钠洗涤除去乙酸;

第三步用水洗涤除去碳酸钠溶液;

第四步用无水硫酸镁干燥除去水;

第五步蒸馏,制得较纯净的酯.

 故选C.

(2)1起冷凝作用的仪器名称是冷凝管,为防止炸裂冷凝管,水应从下口进上口出.

2根据酯的温度知,温度应控制在126.1℃.

故答案为:冷凝管;下;126.1℃.

Ⅲ.正丁醇的质量=0.810 g/mL×11.5mL=9.315g;冰醋酸的质量=1.049g/mL×9.4mL=9.86g;

先根据方程式判断哪种物质过量,以不足量的为标准进行计算.

理论上9.315g正丁醇完全反应生成酯的质量为xg,生成1.8g水时同时生成酯的质量是yg.

乙酸和正丁醇的反应方程式为CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O

                           60g     74g              116g            18g

                                   9.315g           xg

                                                    yg             1.8g

  

所以x=14.6

y=11.6

乙酸正丁酯的产率=×100%=79.4%.

故答案为79.4%.

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镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时, 先制备无水氯化镁,然后将其熔融电解,得到金属镁。

 (1)以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时,常加入NaCl、KC1或CaCl2等金属氯化物,其主要作用除了降低熔点之外还有____。

 (2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示,请改正图中错误:____

(3)用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成焰火。燃放时,焰火发出五颜六色的光,请用原子结构的知识解释发光的原因:____。

(4)Mg是第三周期元素,该周期部分元素氟化物的熔点见下表:

 解释表中氟化物熔点差异的原因:________。

(5)人工模拟酶是当前研究的热点。有研究表明,化合物X可用于研究模拟酶,当结合或Cu(I)(I表示化合价为+1)时,分别形成a和b:

①a中连接相邻含N杂环的碳碳键可以旋转,说明该碳碳键具有____ 键的特性。晶胞;晶体的熔沸点;

②微粒间的相互作用包括化学键和分子间相互作用,比较a和b中微粒间相互作用力的差异____。

正确答案

(1)增强熔融盐的导电性

(2)空心球应为O2-,实心球应为Mg2+;8号空心球改为实心球

(3)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以光(子)的形式释放能量

(4)离子晶体微粒间的作用力随阳离子半径的减小、电荷的增大而增大,故MgF2的熔点高于NaF;SiF4是分子晶体,晶体微粒间的作用力为范德华力,因而熔点较低。

(5)①σ ;②a中存在分子间氢键和范德华力,b中存在配位键 

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海水中富含氯元素。

(1) KCl广泛应用于医药和农业,KCl晶体中Cl-的电子排布式为_____________________。

(2)下表是部分金属元素的电离能:

已知X、Y、Z的价层电子排布均为ns1,则三种金属的氯化物(RCI)的熔点由高到低的顺序为____________________。

(3)RC1用作有机合成催化剂,并用于颜料、防腐等工业。R+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层,它与Cl 形成的晶体结构如下图所示。R的元素符号是__________,与同一个Cl-相连的R+有_________个。

(4)卤代烃在有机合成中作用巨大,烃基的结构对卤代烃的活性有很大的影响。CH3-CH2C1和碱溶液容易发生取代反应,而CH2=CH-C1和碱溶液不发生反应,请从结构上解释其差异___________________。

(5)HCl和HF结构相似,由于氢键的存在使两者性质上存在较大差异,请列举出由于氢键的影响导致的性质差异___________________________________。

正确答案

(1)1s22s22p63s23p6

(2)ZClYClXCl

(3)Cu;4

(4)CH3-CH2-Cl中与Cl原子成键的C采取sp3杂化,而CH2=CH-Cl中与Cl原子成键的C采取sp2杂化,电子云密度不同;CH3-CH2-Cl中的C-Cl键的键长比CH2=CH-Cl中C-Cl键的键长要长;CH2=CH-Cl 中的π键对Cl的作用力比CH3-CH2-Cl中的C-Cσ键强

(5)HF的沸点比HCl高;氢氟酸是弱酸,盐酸足强酸;实验测得HF的相对分子质量偏大

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空气质量高低直接影响着人类的生产和生活,它越柬越受到人们的关注。被污染的空气中杂质的成分有多种,其中计入《空气质量日报》空气污染指数的项目有SO2、CO、 NO2、O2和可吸入颗粒物等、请回答下列问题:

(1)S、N、O第一电离能由大到小的顺序为__________________。

(2)血红蛋白中含有Fe2+,CO易与血红蛋白结合成稳定的配合物而使人中毒

①写出亚铁离子的基态电子排布式___________________。

②CO有多种等电子体,其中常见的两种为__________________。

(3)SO2是一种大气污染物,为减轻SO2污染,火力发电 生产中常在燃煤中加入CaO以“固硫”。CaO晶胞如上图所示,其中Ca2+的配位数为______________,CaO晶体和NaCl晶体中离子排列方式相同CaO晶体的熔点______ NaCl晶体的熔点(填“高于”“等于”或“低 于”)。

(4)随着人们生活质量的提高,不仅室外的环境安全为人们所重视,室内的环境安全和食品安全也越来越为人们所关注。甲醛是室内主要空气污染物之一(其沸点是-19.5℃)。甲醇是“假酒”中的主要有害物质(其沸点是64.65℃),甲醇的沸点明显高于甲醛的主要原因是____________________________。

正确答案

(1)N>O>S

(2)①1s22s22p63s23p63d6;②N2、CN

(3)6;高于

(4)甲醇分子间存在着氢键

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镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时,先制备无水氯化镁,然后将其熔融电解,得到金属镁。

(1)以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时,常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物,其主要作用除了降低熔点之外还有____________________。

(2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示,请改正图中错误:_____________________。

(3)用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成焰火。燃放时,焰火发出五颜六色的光,请用原子结构的知识解释发光的原因:_____________________________。

(4) Mg是第三周期元素,该周期部分元素氟化物的熔点见下表。氟化物的熔点

解释表中氟化物熔点差异的原因:________________________。

(5)人工模拟酶是当前研究的热点。有研究表明,化合物X可用于研究模拟酶,当其结合或Cu(I) (I表示化合价为+1)时,分别形成a和b: 

①a中连接相邻含N杂环的碳碳键可以旋转,说明该碳碳键具有_________键的特性。

②粒子间作用力包括化学键和分子问作用力,比较a和b中粒子间作用力的差异______________。

正确答案

(1)增大离子浓度,从而增大熔融盐的导电性

(2)⑧应为黑色,且黑球代表Mg2+,白球代表O2- (3)原子核外电子按一定轨道顺序排列,轨道离核越远,能量越高。燃烧时,电子获得能量,从内侧轨道跃迁到外侧的另一条轨道。跃迁到新轨道的电子处在一种不稳定的状态,它随即就会跳回原来轨道,并向外界释放能量(光能)

(4) NaF和MgF2为离子晶体,SiF4为分子晶体,所以NaF 和MgF2远比SiF4的熔点要高。又因为Mg2+的半径小于Na+的半径,所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度,故MgF2的熔点高于NaF

(5)①σ;②a中粒子间作用力为氢键,b中粒子间作用力为配位键

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