题目内容
【题目】三乙酸锰可作单电子氧化剂,用如下反应可以制取三乙酸锰:4Mn(NO3)2·6H2O+26(CH3CO)2O=4(CH3COO)3Mn +8HNO2+ 3O2↑+40CH3COOH。
(1)基态锰原子的价层电子排布式为__________。
(2) CH3COOH中碳原子的杂化形式为________。
(3) NO3-的空间构型是①______,与NO3-互为等电子体的分子的化学式为②______(任写一种)。
(4) CH3COOH能与H2O以任意比互溶的原因是____________________。
(5)某种镁铝合金可作为储钠材料,该合金晶胞结构如图所示,晶胞棱长为anm,该合金的化学式为①_______,晶体中每个镁原子周围距离最近的铝原子数目为②_______,该晶体的密度为③______g/cm3(阿伏伽德罗常数的数值用NA表示)。
【答案】3d54s2 sp3和sp2 平面三角形 BF3或BCl3 CH3COOH与H2O均为极性分子,且分子间可以形成氢键 Mg2Al 4
【解析】
(1)锰为25号元素,基态锰原子的价层电子为其3d、4s能级上的电子;
(2)CH3COOH中甲基上C原子价层电子对个数是4、羧基上C原子价层电子对个数是3,根据价层电子对互斥理论判断碳原子的杂化形式;
(3)根据价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数,判断NO3-离子的空间构型,与NO3-互为等电子体的分子中含有4个原子、价电子数是24;
(4)极性分子的溶质易溶于极性分子的溶剂,能和水分子形成分子间氢键的物质易溶于水;
(5)根据均摊法计算晶胞中含有的Al原子和Mg原子个数,确定晶胞的化学式;根据晶胞结构判断晶体中每个镁原子周围距离最近的铝原子数目;根据晶体的密度=计算。
(1)锰为25号元素,价层电子为其3d、4s能级上的电子,基态锰原子的价层电子排布式为3d54s2 ,故答案为:3d54s2;
(2) CH3COOH中甲基上的碳原子含有4个σ键,没有孤电子对,采用sp3杂化,羧基上的碳原子含有3个σ键,没有孤电子对,采用sp2杂化,故答案为:sp3和sp2;
(3) NO3一中氮原子价层电子对数为3+=3,N原子轨道的杂化类型为sp2,空间构型为平面三角形;NO3-中有4个原子,5+6×3+1=24个价电子,SO3中有4个原子,6+6×3=24个价电子,与NO3-是等电子体,BF3、BCl3等也与硝酸根离子为等电子体,故答案为:平面三角形;SO3或BF3、BCl3等;
(4) CH3COOH与H2O均为极性分子,且分子间可以形成氢键,使得CH3COOH能与H2O以任意比互溶,故答案为:CH3COOH与H2O均为极性分子,且分子间可以形成氢键;
(5)该晶胞中含有Al原子个数=2×=1、Mg原子个数=2×+8×=2,所以其化学式Mg2Al;在晶胞中,镁原子位于顶点和2个面的面心,铝原子位于2个面的面心,每个镁原子周围距离最近的铝原子数目为4个,距离均为面对角线长度的一半;晶胞棱长为anm,则晶胞体积=(a×10-7)3cm3,晶胞的质量=g=g,则晶胞的密度===g/cm3,故答案为:Mg2Al;4;。
【题目】硼氢化钠(NaBH4)通常为白色粉末,容易吸水潮解,可溶于异丙胺(熔点:-101℃,沸点:33℃)。在有机合成中被称为“万能还原剂”。湿法制备硼氢化钠的流程如下:
请回答有关问题。
Ⅰ.硼酸三甲酯的制备:将硼酸(H3BO3)和适量甲醇加入圆底烧瓶中,然后缓慢地加入浓硫酸,振荡,在烧瓶上加装分馏柱a,用电炉经水浴锅加热,回流2小时,收集硼酸三甲酯与甲醇共沸液。装置如图甲所示(夹持装置略去,下同)。
已知,相关物质的性质如下表。
硼酸三甲脂 | 甲醇 | 甲醇钠 | |
溶解性 | 与乙醇、甲醇混溶,能水解 | 与水混溶 | 溶于甲醇,不溶于异丙胺 |
沸点/℃ | 68 | 64 | 450 |
硼酸三甲酯与甲醇混合物的共沸点为54℃ |
(1)图甲中分馏柱a的作用是___________;直形冷凝管冷却水应从___________(填“b”或“c”)接口进入。
(2)圆底烧瓶中发生的主要反应的化学方程式为________________________。
(3)本实验采用水浴加热,优点是___________________;U型管中P2O3的作用是_________________。
Ⅱ.“萃取”时,可采用索氏提取法,其装置如图乙所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸气沿蒸气导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现连续萃取。
(4)萃取完全后,硼氢化钠位于______________(填“圆底烧瓶”或“索氏提取器”)中。
(5)与常规的萃取相比,采用索氏提取法的优点是______________。
Ⅲ.某同学欲通过测定硼氢化钠与水反应生成氢气的体积来测定硼氛化钠产品的纯度(杂质与水不反应)。
(6)硼氢化钠与水反应生成氢气和偏硼酸钠,该反应的化学方程式为______________。
(7)该同学称取0.7 g样品,测得生成气体的体积为1.4 L(已折算为标准状况),则样品中硼氢化钠的纯度为________%(结果保留两位有效数字)。