Question

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．请选择其中一题，并在相应的答题区域内作答．若两题都做，则按A题评分．
A：
合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献之一．在制取合成氨原料气的过程中，常混有一些杂质，如CO会使催化剂中毒．除去CO的化学反应方程式（HAc表示醋酸）：Cu（NH₃）₂Ac+CO+NH₃=Cu（NH₃）₃（CO）Ac
请回答下列问题：
（1）C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为

 

．
（2）写出基态Cu⁺的核外电子排布式

 

．
（3）配合物Cu（NH₃）₃（CO）Ac中心原子的配位数为

 

．
（4）写出与CO互为等电子体的离子

 

．（任写一个）
（5）在一定条件下NH₃与CO₂能合成化肥尿素[CO（NH₂）₂]，尿素中 C原子轨道的杂化类型分别为

 

；1mol尿素分子中，σ键的数目为

 

．
（6）铜金合金形成的晶胞如图1所示，其中Cu、Au原子个数比为

 

．
B：
对氨基苯磺酸是制取染料和一些药物的重要中间体，可由苯胺磺化得到．

实验室可利用如图2实验装置合成对氨基苯磺酸．实验步骤如下：
1在一个250mL三颈烧瓶中加入10mL苯胺及几粒沸石，将三颈烧瓶放入冷水中冷却，小心地加入18mL浓硫酸．
2将三颈烧瓶置于油浴中缓慢加热至170～180℃，维持此温度2～2.5h．
③将反应液冷却至约50℃后，倒入盛有100mL冷水的烧杯中，用玻璃棒不断搅拌，促使晶体析出，抽滤，用少量冷水洗涤，得到的晶体是对氨基苯磺酸粗产品．
④将粗产品用沸水溶解，冷却结晶（若溶液颜色过深，可用活性炭脱色），抽滤，收集产品，晾干．（说明：100mL水在20℃时可溶解对氨基苯磺酸1.08g，在100℃时可溶解6.67g．）
试回答填空．
（1）装置中冷凝管的作用是

 

．
（2）步骤②中采用油浴加热，下列说法正确的是

 

（填序号）．
A．用油浴加热的好处是反应物受热均匀，便于控制温度
B．此处也可以改用水浴加热
C．实验装置中的温度计可以改变位置，也可使其水银球浸入在油中
（3）步骤③用少量冷水洗涤晶体的好处是

 

．
（4）步骤③和④均进行抽滤操作，在抽滤完毕停止抽滤时，应注意先

 

，然后

 

，以防倒吸．
（5）步骤④中有时需要将“粗产品用沸水溶解，冷却结晶，抽滤”的操作进行多次，其目的是

 

．每次抽滤后均应将母液收集起来，进行适当处理，其目的是

 

．

Answer 1

分析：本题根据A：（1）一般来说非金属性越强，第一电离能越大，但是因为p轨道半充满体系具有很强的稳定性，会有特例，如N的p轨道本来就是半充满的，O的p轨道失去一个电子才是半充满的，所以O比N容易失去电子．
（2）铜原子的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹ ，一价铜离子为失去一个电子，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰
（3）根据化合物的化学式判断，一价铜离子有三个氨基配体和一个羰基配体，共4个配体；
（4）等电子体为核外电子数相同的粒子，羰基为14个电子，其他含有14个电子的都可以；
（5）计算杂化类型时根据电子对数来判断，中心原子的价电子数与配体电子数的和除以2就得到电子对数，根据电子对数，可以确定杂化类型；
（6）计算晶胞中原子个数时，首先数一下原子个数，然后看其被几个晶胞共用，乘以相应的倒数即可；每个晶胞中铜位于面心，每个铜原子，被两个晶胞共用，每个晶胞中铜原子的个数为3，金原子位于角上，每个金原子被8个晶胞共用，故每个晶胞中金原子个数为1，故铜金原子个数比为3：1；
B（1）实验室常见仪器冷凝管的使用方法、注意事项、作用，冷凝管的作用主要为冷凝回流，提高产率；
（2）水浴加热的温度受水的沸点限制，最高加热温度为100℃，油浴加热可以弥补这一不足，水浴加热和油浴加热加热都比较均匀，温度计的位置也比较自由，只要在反应体系中就可以；
（3）此反应的产物为对氨基苯磺酸，抽滤过后因为有部分杂质，需要用水清洗，水洗会同时出去一部分产品，故可以用少量水冲洗；
（4）抽滤操作的注意事项，抽滤结束时应先将真空泵与吸滤瓶之间的橡皮管拔去，以防止真空泵中液体倒灌入吸滤瓶；（5）得到产品若有部分杂质时，可以用多次溶解洗涤抽滤的方法，可以提供产物的纯度，由于多次进行，会有部分产品损失，需要将母液回收利用以提高产率．

解答：解：A：（1）一般来说非金属性越强，第一电离能大，所以O＞N＞C．但是因为p轨道半充满体系具有很强的稳定性．N的p轨道本来就是半充满的．O的p轨道失去一个电子才是半充满的．所以O比N容易失去电子．
故答案为：（1）N＞C＞O；
（2）铜原子的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹ 故一价铜离子的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰
故答案为：（2）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰
（3）一价铜离子有三个氨基配体和一个羰基配体，共4个配体
故答案为：（3）4；
（4）等电子体为核外电子数相同的粒子，羰基为14个电子，如CN^-也为14个电子；
故答案为：（4）CN^-
（5）中心原子为碳，价电子数为4，氧不为中心原子，不提供电子，每个亚氨基提供一个电子，电子对数为（4+1×2）÷2=3，故杂化轨道为sp²，σ键的数目为3，每个亚氨基中σ键的数目2，一分子尿素中含σ键的数目为3+2×2=7，故每摩尔尿素中含有σ键的数目为 7N_A
故答案为（5）sp²，7N_A；
（6）每个晶胞中铜位于面心，每个铜原子，被两个晶胞共用，每个晶胞中铜原子的个数为6×0.5=3，金原子位于角上，每个金原子被8个晶胞共用，故每个晶胞中金原子个数为8×0.125=1，故铜金原子个数比为3：1；
故答案（6）为3：1；
B：（1）冷凝管的作用为冷凝回流，使进入冷凝管内的气体液化重新回到反应瓶中；
故答案为B：（1）冷凝回流；
（2）用油浴加热主要是因为此反应温度高于100℃，用水浴锅达不到温度要求，故B不正确，AC均符合要求；
故答案为：（2）AC；
（3）用少量冷水洗涤可以出去表面的杂质，同时还会使对氨基苯磺酸的减少损失降到最小；
故答案为：（3）减少氨基苯磺酸的损失；
（4）抽滤结束时为防止真空泵中溶液倒吸，要拆下连接泵和吸滤瓶的橡皮管，再将将布氏漏斗取下收集晶体；
故答案为：（4）拆下连接泵和吸滤瓶的橡皮管  将布氏漏斗取下；
（5）初次得到的对氨基苯磺酸纯度较低，需反复溶解冷却抽滤，除去杂质，以提高对氨基苯磺酸的纯度；多次溶解冷却抽滤会造成部分产品进入母液中，需将母液回收，以回收部分产品提高氨基苯磺酸的产率；
故答案为：（5）提高对氨基苯磺酸的纯度    提高氨基苯磺酸的产率．

点评：本题本题A部分考查了第一电离能的大小比较，一价铜离子的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，根据化合物的化学式判断配体个数，等电子体，杂化类型计算，晶胞中原子个数计算；B部分考查了冷凝管、油浴加热、水浴加热、抽滤等实验仪器的使用方法和注意事项等．