题目内容
【题目】碳是地球上组成生命的最基本元素之一，与其他元素结合成不计其数的无机物和有机化合物，构成了丰富多彩的世界。碳及其化合物在研究和生产中有许多重要用途。回答下列问题：
(1)冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚，其结构如图所示。它们能与碱金属离子作用，并且随着环的大小不同而与不同金属离子作用。
①Li+与X的空腔大小相近，恰好能进入到X的环内，且与氧原子的一对孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。基态碳原子核外有___种运动状态不同的电子，其外围电子轨道表示式为___。W中Li+与孤对电子之间的作用属于___(填标号)。
A.离子键 B.共价键 C.氢键 D.配位键 E.以上都不是
②冠醚Y能与K+形成稳定结构，但不能与Li+形成稳定结构，理由是___。
③冠醚分子中氧的杂化轨道的空间构型是___，C—O—C的键角___(填“＞”“＜”或“=”)109°28′。
(2)碳的一种同素异形体——石墨，其晶体结构及晶胞如图1、图2所示。则石墨晶胞含碳原子个数为___个。已知石墨的密度为ρg·cm-3，C—C键键长为rcm，阿伏加德罗常数的值为NA，计算石墨晶体的层间距d为___cm。
(3)碳的另一种同素异形体——金刚石，其晶胞如图3所示。已知金属钠的晶胞(体心立方堆积)沿其体对角线垂直在纸平面上的投影图如图A所示，则金刚石晶胞沿其体对角线垂直在纸平面上的投影图应该是图___ (从A～D图中选填)。
【答案】6 
D Li+半径比Y的空腔小很多，不易与空腔内氧原子的孤电子对形成稳定结构 四面体 < 4 
D
【解析】
(1)①碳原子为6号元素，原子核外有6个电子，每个电子的运动状态各不相同，所以有6种运动状态不同的电子，核外电子排布为1s22s22p2，外围电子排布式为2s22p2，所以外围电子轨道表示式为；W中Li+提供空轨道，O原子提供孤对电子，形成配位键，所以选D；
②Li+半径比Y的空腔小很多，不易与空腔内氧原子的孤电子对形成稳定结构；
③冠醚分子中O原子形成2个σ键，根据氧原子的最外层电子数可知O原子价层还有2对孤电子对，所以O原子的价层电子对数为4，为sp3杂化，杂化轨道的空间构型是四面体形；由于孤电子对成键电子的排斥作用较大，所以C—O—C的键角＜109°28′；
(2)根据均摊法，石墨晶胞中碳原子分别位于顶点(8个)、棱心(4个)、面心(2个)、内部(1个)，所以个数为
=4；晶胞的质量为
g，晶胞的底面图为
，则有
=r×sin60°，可得a=
，则底面菱形的高为
=
r，所以底面积为×r，晶胞的高为2d，所以晶胞的体积为V=×r×2d=3
r2dcm3，晶胞的密度
，解得d=cm；
(3)体对角线上的原子投影重合，投影在在正六边形中心，另外6个顶点原子投影形成正六边形，面心上6个C原子投影也形成小的正六边形，位于内部的4个C原子的投影，或与六边形中心重合，或与面心C原子的投影重叠，所以D选项符合。
【题目】二烯烃与溴反应制备多卤代物，反应的区域选择性在有机合成中具有重要意义。1，3–丁二烯(g) (CH2=CH—CH=CH2)和Br2(g)反应原理如下：
①CH2=CH-CH=CH2(g)+Br2(g)→
(g) △H1=akJ·mol-1
②CH2=CH-CH=CH2(g)+Br2(g)→
(g) △H2=bkJ·mol-1
③ (g) (g) △H3
回答下列问题：
(1)△H3=_____________。
(2)1，3-丁二烯和Br2反应的能量随反应过程的变化关系如图所示：
1，3-丁二烯和Br2反应会生成两种产物，一种称为动力学产物，由速率更快的反应生成；一种称为热力学产物，由产物更加稳定的反应生成。则动力学产物结构简式为_________
(3)T℃时在2L刚性密闭容器中充入1，3-丁二烯(g)(CH2=CH-CH=CH2)和Br2(g)各2mol，发生反应。1，3-丁二烯及产物的物质的量分数随时间的变化如下表：
时间(min) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
1，3-丁二烯 | 100% | 72% | 0% | 0% | 0% |
1，2加成产物 | 0% | 26% | 10% | 4% | 4% |
1，4加成产物 | 0% | 2% | 90% | 96% | 96% |
在0 ~20min内，反应体系中1，4-加成产物的平均反应速率v（1，4加成产物）=_______。
(4)对于反应③，若要提高1，4-加成产物 ()平衡体系中的物质量分数，可以采取的措施有_____
A．适当升高温度 B．使用合适的催化剂
C．增大体系的压强 D．将1，4加成产物及时从体系分离
(5)反应 1，3-丁二烯二聚体的解聚为可逆反应：
(g)
2
(g) △H>0
在一定条件下，C4H6和C8H12的消耗速率与各自分压有如下关系：v(C8H12)=k1·p(C8H12)，v(C4H6)=k2·p2(C4H6)。相应的速率与其分压关系如图所示，一定温度下k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1=_____；在图中标出点(A、B、C、D)中，能表示反应达到平衡状态的点是______ ，理由是________。
【题目】某小组研究了铜片与
反应的速率，实现现象记录如下表。
实验 | 时间段 | 现象 |
|
| 铜片表面出现极少气泡 |
| 铜片表面产生较多气泡，溶液呈很浅的蓝色 | |
| 铜片表面均匀冒出大量气泡 | |
| 铜片表面产生较少气泡，溶液蓝色明显变深，液面上方呈浅棕色 |
为探究影响该反应速率的主要因素，小组进行如下实验。
实验I：监测上述反应过程中溶液温度的变化，所得曲线如下图。
实验II：②-④试管中加入大小、形状相同的铜片和相同体积、 。结果显示：
对
和
反应速率的影响均不明显，
能明显加快该反应的速率。
实验III：在试管中加入铜片和，当产生气泡较快时，取少量反应液于试管中，检验后发现其中含有
。
（1）根据表格中的现象，描述该反应的速率随时间的变化情况：____________。
（2）实验
的结论：温度升高___________（填“是”或“不是”）反应速率加快的主要原因。
（3）实验II的目的是：__________
（4）小组同学查阅资料后推测：该反应由于生成某中间产物而加快了反应速率。请结合实验II、III，在下图方框内填入相应的微粒符号①____②_____，以补全催化机理。
（5）为验证（4）中猜想，还需补充一个实验：__________（请写出操作和现象）。
