Question

 本題包括A、B兩小題，分別對應于“物質結構與性質”和“實驗化學”兩個選修模塊的內容。請選定其中一題，并在相應的答題區域內作答。若兩題都做，則按A題評分。

A．乙炔是有機合成工業的一種原料。工業上曾用與水反應生成乙炔。

(1) 中與互為等電子體，的電子式可表示為         ；1mol 中含有的鍵數目為            。

(2)將乙炔通入溶液生成紅棕色沉淀。基態核外電子排布式為                          。

(3)乙炔與氫氰酸反應可得丙烯腈。丙烯腈分子中碳原子軌道雜化類型是                 ；分子中處于同一直線上的原子數目最多為                   。

(4) 晶體的晶胞結構與晶體的相似（如右圖所示），但晶體中含有的中啞鈴形的存在，使晶胞沿一個方向拉長。晶體中1個周圍距離最近的數目為               。

 

B．對硝基甲苯是醫藥、染料等工業的一種重要有機中間體，它常以濃硝酸為硝化劑，濃硫酸為催化劑，通過甲苯的硝化反應制備。

一種新的制備對硝基甲苯的實驗方法是：以發煙硝酸為硝化劑，固體NaHSO₄為催化劑（可循環使用），在溶液中，加入乙酸酐（有脫水作用），45℃反應1h 。反應結束后，過濾，濾液分別用5% NaHCO₃,溶液、水洗至中性，再經分離提純得到對硝基甲苯。

(l)上述實驗中過濾的目的是                  。

(2) 濾液在分液漏斗中洗滌靜置后，有機層處于        層（填“上”或'下”）；放液時，若發現液體流不下來，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，還有              。

(3) 下列給出了催化劑種類及用量對甲苯硝化反應影響的實驗結果。

催化劑	n（催化劑）	硝化產物中各種異構體質量分數(%)	總產率（%）
n（甲苯）	對硝基甲苯	鄰硝基甲苯	間硝基甲苯
濃H2SO4	1.0	35.6	60.2	4.2	98.0
1.2	36.5	59.5	4.0	99.8
NaHSO4	0.15	44.6	55.1	0.3	98.9
0.25	46.3	52.8	0.9	99.9
0.32	47.9	51.8	0.3	99.9
0.36	45.2	54.2	0.6	99.9

 

①NaHSO₄催化制備對硝基甲苯時，催化劑與甲苯的最佳物質的量之比為               。

②由甲苯硝化得到的各種產物的含量可知，甲苯硝化反應的特點是                     。

③與濃硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO₄催化甲苯硝化的優點有_             、          。

 

 

Answer 1

【答案】

 【答案】

（1）  2N_A

（2）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰

（3）sp雜化  sp²雜化   3

（4）4

【解析】本題主要考察核外電子排布式、等電子體原理、雜化軌道、分子的平面構型、晶體結構等

（1）根據等電子體原理可知，O₂²⁺的電子式，在1mol三鍵含有2mol的鍵和1mol的鍵，故1mol O₂²⁺中，含有2N_A個鍵

（2）Cu為29號元素，要注意3d軌道寫在4s軌道的前面同時還有就是它的3d結構，Cu⁺的基本電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰

（3）—通過丙烯氰的結構可以知道碳原子的雜化軌道類型為sp和sp²雜化，同一直線上有3個原子。

（4）依據晶胞示意圖可以看出，從晶胞結構圖中可以看出，1個Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-

有4個，而不是6個，要特別主要題給的信息。

【答案】

（1）回收NaHSO₄

（2）下 分液漏斗上口塞子未打開

（3）①0.32

②甲苯硝化主要得到對硝基甲苯和鄰硝基甲苯

③在硝化產物中對硝基甲苯比例提高  催化劑用量少且能循環使用

【解析】本題主要考察的是物質的性質和制備，同時考查了數據的處理與分析能力，能夠迅速在表中提取到有用信息，利用信息解決有關問題。

（1）NaHSO₄在該反應中作為催化劑，因此反應后過濾的目的是為了回收NaHSO₄

（2）該反應是以CCl₄ 作為有機溶劑，CCl₄的密度比水大。故有機層在下層；分液漏斗里的液體放不下來，出了分液漏斗堵塞，還有可能是分液漏斗上口活塞未打開

（3）①從題給數據分析，當催化劑與甲苯的比例為0.32時，總產率最高且對硝基甲苯的含量最高  ②從題給數據可以看出，無論以何種比例反應，產物中的主要成分主要是對硝基甲苯和鄰硝基甲苯； ③用NaHSO₄ 做催化劑的優點是在硝化物中對消極甲苯的比例提高、同時催化劑能循環使用。