本题包括A、B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。请选定其中一题,并在相应的答题区域内作答。若两题都做,则按A题评分。
A.乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用与水反应生成乙炔。
(1) 中与互为等电子体,的电子式可表示为 ;1mol 中含有的键数目为 。
(2)将乙炔通入溶液生成红棕色沉淀。基态核外电子排布式为
。
(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是
;分子中处于同一直线上的原子数目最多为
。
(4) 晶体的晶胞结构与晶体的相似(如右图所示),但晶体中含有的中哑铃形的存在,使晶胞沿一个方向拉长。晶体中1个周围距离最近的数目为
。
B.对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体,它常以浓硝酸为硝化剂,浓硫酸为催化剂,通过甲苯的硝化反应制备。
一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是:以发烟硝酸为硝化剂,固体NaHSO4为催化剂(可循环使用),在溶液中,加入乙酸酐(有脱水作用),45℃反应1h 。反应结束后,过滤,滤液分别用5% NaHCO3,溶液、水洗至中性,再经分离提纯得到对硝基甲苯。
(l)上述实验中过滤的目的是
。
(2) 滤液在分液漏斗中洗涤静置后,有机层处于
层(填“上”或'下”);放液时,若发现液体流不下来,其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外,还有
。
(3) 下列给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。
催化剂
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n(催化剂)
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硝化产物中各种异构体质量分数(%)
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总产率(%)
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n(甲苯)
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对硝基甲苯
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邻硝基甲苯
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间硝基甲苯
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浓H2SO4
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1.0
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35.6
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60.2
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4.2
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98.0
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1.2
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36.5
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59.5
|
4.0
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99.8
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NaHSO4
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0.15
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44.6
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55.1
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0.3
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98.9
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0.25
|
46.3
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52.8
|
0.9
|
99.9
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0.32
|
47.9
|
51.8
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0.3
|
99.9
|
0.36
|
45.2
|
54.2
|
0.6
|
99.9
|
①NaHSO4催化制备对硝基甲苯时,催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为
。
②由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知,甲苯硝化反应的特点是
。
③与浓硫酸催化甲苯硝化相比,NaHSO4催化甲苯硝化的优点有_
、
。
答案:
【答案】
(1) 2NA
(2)1s22s22p63s23p63d10
(3)sp杂化 sp2杂化 3
(4)4
【解析】本题主要考察核外电子排布式、等电子体原理、杂化轨道、分子的平面构型、晶体结构等
(1)根据等电子体原理可知,O22+的电子式,在1mol三键含有2mol的键和1mol的键,故1mol O22+中,含有2NA个键
(2)Cu为29号元素,要注意3d轨道写在4s轨道的前面同时还有就是它的3d结构,Cu+的基本电子排布式为1s22s22p63s23p63d10
(3)—通过丙烯氰的结构可以知道碳原子的杂化轨道类型为sp和sp2杂化,同一直线上有3个原子。
(4)依据晶胞示意图可以看出,从晶胞结构图中可以看出,1个Ca2+周围距离最近的C22-
有4个,而不是6个,要特别主要题给的信息。
【答案】
(1)回收NaHSO4
(2)下 分液漏斗上口塞子未打开
(3)①0.32
②甲苯硝化主要得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯
③在硝化产物中对硝基甲苯比例提高 催化剂用量少且能循环使用
【解析】本题主要考察的是物质的性质和制备,同时考查了数据的处理与分析能力,能够迅速在表中提取到有用信息,利用信息解决有关问题。
(1)NaHSO4在该反应中作为催化剂,因此反应后过滤的目的是为了回收NaHSO4
(2)该反应是以CCl4 作为有机溶剂,CCl4的密度比水大。故有机层在下层;分液漏斗里的液体放不下来,出了分液漏斗堵塞,还有可能是分液漏斗上口活塞未打开
(3)①从题给数据分析,当催化剂与甲苯的比例为0.32时,总产率最高且对硝基甲苯的含量最高 ②从题给数据可以看出,无论以何种比例反应,产物中的主要成分主要是对硝基甲苯和邻硝基甲苯; ③用NaHSO4 做催化剂的优点是在硝化物中对消极甲苯的比例提高、同时催化剂能循环使用。