①仪器C的名称是(球形)干燥管;
②检查装置的气密性后通入氮气一段时间将装置内空气排尽。
③反应结束后,依然要通一段时间的氮气的原因是将A中分解产生的气体全部赶入B中,防止产生实验误差; ④根据产物和水的质量计算;
(3)①若滴定终点时,仰视读数,读出的NaOH溶液的体积偏大,则测定结果偏大。
②根据关系式4NaOH~(NH4)2Cr2O7~2N计算。
【详解】(1)(NH4)2Cr2O7固体和浓K0H溶液反应,生成氨气,Cr2O72-(橙色)+ H2O
2CrO42-(黄色)+2H+,
在碱性条件下平衡正向移动,观察到的现象为:固体溶解,产生无色、有刺激性气味的气体,溶液由橙色变为黄色;
(2)①仪器C的名称是(球形)干燥管;
②检查装置的气密性后通入氮气一段时间将装置内空气排尽,以免影响实验结果。
③反应结束后,依然要通一段时间的氮气的原因是将A中分解产生的气体全部赶入B中,防止产生实验误差; ④根据产物和水的质量计算
(NH4)2Cr2O7 (摩尔质量为252 g/mol),5.040 g样品的物质的量为5.040 g/252 g/mol=0.02mol,分解产生的水:1.44 g/18g·mol-1=0.08mol,观察到D中溶液不变色,同时测得A中残留物为Cr2O3、生成氮气, 反应方程式为(NH4)2Cr2O7
Cr2O3+N2↑+4H2O。
(3)①若滴定终点时,仰视读数,读出的NaOH溶液的体积偏大,则测定结果偏大。
②4NaOH~(NH4)2Cr2O7~2N 4 2 0.200 mo1 ? L×0.020L 0.002mol
滴定计算得该样品中氮的质量分数为(0.002mol×14g·mol-1×500mL)/(25mL×5.600 g)=0.1,该样品中氮的质量分数为10%.
-1
[化学—选修3:物质结构与性质]
11.我国科学家借助自主研制的新型钨钴合金催化剂攻克了单壁碳纳米管结构的可控制备难题。
(1)基态钴原子的核外未成对电子数为____。单壁碳纳米管可看作石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圆柱体,其碳原子的杂化方式为____。
(2)纳米结构氧化钴可在室温下将甲醛(HCHO)完全催化氧化,已知甲醛各原子均满足稳定结构,甲醛分子
属____分子(选填“极性”“非极性”),其中心原子的VSEPR构型为____。
(3)橙红色晶体羰基钴的熔点为52℃,分子式为Co2(CO)8,是一种重要的无机金属配合物,可溶于多数有机溶剂。该晶体属于______晶体,三种元素电负性由大到小的顺序为(填元素符号)____。配体CO的任意一种等电子体的电子式:_________。配体CO中与Co形成配位键的原子是C非O,原因是_________。
(4)元素铁、钴、镍并称铁系元素,性质具有相似性。某含镍化合物结构如图所示,分子内的作用力不可能含有__________(填序号)。
A.离子键 B.共价键 C.金属键 D.配位键 E.氢键 F. 范德华力
(5)钨为熔点最高的金属,硬度极大,其晶胞结构如图所示,已知钨的密度为ρ g·cm,则每个钨原子的半径r=____nm。(只需列出计算式)
(1). 3 (2). sp2 (3). 极性 (4). 平面三角形 (5). 分子 (6). O>C>Co (7). N2、【答案】CN-、O2、C2等电子式如:氮气的电子式为:
2+
2--3
-,CN的电子式这
(8). C原子半径比O大,
电负性小,对孤对电子吸引较弱,更容易形成配位键 (9). ACF (10). 【解析】 【分析】
××107
(1)Co元素是27号元素,结合构造原理书写核外电子排布式;碳原子形成3个C-C键,没有孤电子对,杂化轨道为3;
(2)甲醛分子中C原子形成3个σ键,没有孤电子对,价层电子对数=3+0=3,据此判断空间构型,正负电荷重心重合属于非极性分子,否则属于极性分子;
(3)熔点低,溶于有机溶剂,符合分子晶体的性质;同周期主族元素自左而右电负性增大,一般非金属性越强电负性越大;CO与氮气分子互为等电子体,其结构式为C≡O,三键含有1个键、2个π键,由此写出电子式;配体CO中与Co形成配位键的原子是C非O,原因是C原子半径比O大,电负性小,对孤对电子吸引较弱,更容易形成配位键。
(4)Ni与N原子之间形成配位键,非金属原子之间形成共价键,氢键中H与O可能形成氢键,没有离子键、金属键、分子间作用力;
(5)处于体对角线上原子紧密相邻,体对角线长度等于原子半径的4倍,体对角线长度等于晶胞棱长的
倍,
均摊法计算晶胞中W原子数目,再计算晶胞质量,结合密度计算晶胞体积,晶胞体积开三次方得到晶胞棱长。
72
【详解】(1)Co元素是27号元素,核外电子排布式为:[Ar]3d4s ,基态钴原子的核外未成对电子数为3,
碳原子形成3个C-C键,没有孤电子对,杂化轨道为3,碳原子杂化方式为:sp,
(2)甲醛分子中C原子形成3个σ键,没有孤电子对,价层电子对数=3+0=3,空间构型为平面三角形,正负电荷重心不重合,属于极性分子,其中心原子的VSEPR构型为平面三角形。
(3)羰基钴熔点低,溶于有机溶剂,属于分子晶体;同周期主族元素自左而右电负性增大,一般非金属性越强电负性越大,故电负性:O>C>Co,CO与氮气分子互为等电子体,其结构式为C≡O,三键含有1个键、2个π键,氮气的电子式为:
-,CN的电子式这
2
。配体CO中与Co形成配位键的原子
是C非O,原因是C原子半径比O大,电负性小,对孤对电子吸引较弱,更容易形成配位键。
(4)Ni与N原子之间形成配位键,非金属原子之间形成共价键,氢键中H与O可能形成氢键,没有离子键、金属键、范德华力,故选ACF;
(5)处于体对角线上原子紧密相邻,体对角线长度等于原子半径的4倍,体对角线长度等于晶胞棱长的
倍,
晶胞中W原子数目=1+8×1/8=2,晶胞质量=2×184/NAg,晶胞体积=2×184/NA g÷ρ g·cm-3=2×184/ρNAcm3,晶胞棱长=
cm,故每个钨原子的半径r=1/4×
×
cm,即
×
×107nm
【点睛】本题考查物质结构与性质,涉及核外电子排布、杂化方式、分子极性、空间构型、晶体类型与性质、电负性、化学键、晶胞计算等,(5)关键是理解晶胞结构,明确原子半径与晶胞体对角线长度关系。
[化学—选修5:有机化学基础]
12.沙罗特美是一种长效平喘药,其合成的部分路线如下:
(1)F中的含氧官能团名称为____________。 (2)A的名称为____________。
(3)D→E的反应类型为____________,沙罗特美的分子式为____________。
(4)B的分子式为C8H8O3,与(CH3)2C(OCH3)2发生取代反应得到物质C和CH3OH,写出B的结构简式:____________________。
(5)判断同时满足下列条件的C的同分异构体的数目:_______。(不考虑立体异构) ①分子中含有
结构且只有一个环状结构,与FeCl3发生显色反应;
②能与NaHCO3发生反应放出CO2。 ③苯环上有且只有三个取代基
(6)请写出以、(CH3)2C(OCH3)2、CH3NO2为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用,
合成路线流程图示例见本题题干)。_____________
【答案】 (1). 醚键、羟基 (2). 对羟基苯甲醛 (3). 还原反应 (4). C25H37NO4 (5). 30种 (6).
(7).
【解析】 【分析】
(1)由F的结构可知其含有的含氧官能团有:羟基、醚键; (2)A的名称为对羟基苯甲醛;
(3) D→E将硝基还原成氨基,由沙罗特美的的结构式写出分子式;
(4)B的分子式为C8H8O3,与(CH3)2C(OCH3)2发生取代反应得到物质C和CH3OH,对比A、C结构,可知A与HCHO
发生加成反应生成B,可知B的结构简式为:。
(5)①分子中含有结构且只有一个环状结构,与FeCl3发生显色反应,说明含有酚羟基;-C3H5有三种
。②能与NaHCO3发生反应放出CO2,说明含有羧基。③苯环上有
结构:-CH=CH-CH3,-CH2CH=CH,
且只有三个取代基,另一个基团为-CH2COOH。三种不同的官能团在苯环上有10种排列,-C3H5有三种结构,故共有30种同分异构。
(6)模仿B转化为E的过程、F转化为沙罗特美,与(CH3)(OCH3)2C2反应生成,
然后与CH3NO2发生加成反应生成然后发生消去反应生成,再与氢气反应生成
,最后与氨气作用得到目标物。
【详解】(1)由F的结构可知其含有的含氧官能团有:羟基、醚键; (2)A的名称为对羟基苯甲醛;
(3) D→E将硝基还原成氨基,D→E的反应类型为还原反应;由沙罗特美的的结构式写出分子式 C25H37NO4; (4)B的分子式为C8H8O3,与(CH3)2C(OCH3)2发生取代反应得到物质C和CH3OH,对比A、C结构,可知A与HCHO
发生加成反应生成B,可知B的结构简式为:;
(5)①分子中含有结构且只有一个环状结构,与FeCl3发生显色反应,说明含有酚羟基;-C3H5有三种
。②能与NaHCO3发生反应放出CO2,说明含有羧基。③苯环上有
结构:-CH=CH-CH3,-CH2CH=CH,
且只有三个取代基,另一个基团为-CH2COOH。三种不同的官能团在苯环上有10种排列,-C3H5有三种结构,故共有30种同分异构。
(6)模仿B转化为E的过程、F转化为沙罗特美,与(CH3)(OCH3)2C2反应生成,
然后与CH3NO2发生加成反应生成然后发生消去反应生成,再与氢气反应生成
,最后与氨气作用得到目标物。合成路线流程图为:
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