Question

选做题，本题有A、B两题，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，请选择其中一题作答，并把所选题目对应字母后的方框涂黑．若两题都作答，将按A题评分．


A．可以由下列反应合成三聚氰胺：
CaO+3C

高温  .

CaC₂+CO↑       CaC₂+N₂

高温  .

CaCN₂+C↑    CaCN₂+2H₂O=NH₂CN+Ca（OH）₂，NH₂CN与水反应生成尿素[CO（NH₂）₂]，尿素合成三聚氰胺．
（1）写出与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子的电子排布式：
______．CaCN₂中阴离子为CN₂^2-，与CN₂^2-互为等电子体的分子有N₂O和______（填化学式），由此可以推知CN₂^2-离子的空间构型为______．
（2）尿素分子中C原子采取______杂化．尿素分子的结构简式是______，其中碳氧原子之间的共价键是______（填字母）
A．2个σ键          B．2个π键          C．1个σ键、1个π键
（3）三聚氰胺（

）俗称“蛋白精”．动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸（  

  ）后，三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过______结合，在肾脏内易形成结石．
（4）CaO晶胞如图A所示，CaO晶体中Ca²⁺的配位数为______．CaO晶体和NaCl晶体的晶格能分别为：CaO 3401kJ/mol、NaCl 786kJ/mol．导致两者晶格能差异的主要原因是______．
B．实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯．有关物质的物理性质如下表．请回答有关问题．

化合物	密度/g?cm-3	沸点/℃	溶解度/100g水
正丁醇	0.810	118.0	9
冰醋酸	1.049	118.1	∞
乙酸正丁酯	0.882	126.1	0.7

Ⅰ．乙酸正丁酯粗产品的制备
在干燥的50mL圆底烧瓶中，装入沸石，加入11.5mL正丁醇和9.4mL冰醋酸，再加3～4滴浓硫酸．然后安装分水器（作用：实验过程中不断分离除去反应生成的水）、温度计及回流冷凝管，加热冷凝回流反应．
（1）本实验过程中可能产生多种有机副产物，写出其中两种的结构简式：______、______．
（2）实验中为了提高乙酸正丁酯的产率，采取的措施是：______、______．
Ⅱ．乙酸正丁酯粗产品的制备
（1）将乙酸正丁酯粗产品用如下的操作进行精制：①水洗  ②蒸馏  ③用无水MgSO₄干燥 ④用10%碳酸钠洗涤，正确的操作步骤是______（填字母）．
A．①②③④B．③①④②C．①④①③②D．④①③②③
（2）将酯层采用如图B所示装置蒸馏．
1．出图中仪器A的名称______．冷却水从______口进入（填字母）．
2．②蒸馏收集乙酸正丁酯产品时，应将温度控制在______左右．
Ⅲ．计算产率
测量分水器内由乙酸与正丁醇反应生成的水体积为1.8mL，假设在制取乙酸正丁酯过程中反应物和生成物没有损失，且忽略副反应，计算乙酸正丁酯的产率______．

Answer 1

A（1）与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子是锌，根据构造原理，基态的锌原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²；与CN₂^2-互为等电子体的分子有N₂O和CO₂；等电子体具有相同的价电子数、原子总数，结构相似，二氧化碳分子是直线型，所以CN₂^2-离子的空间构型是直线型．
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²；CO₂；直线型．
（2）CO（NH₂）₂分子中中心原子C原子上含有三个σ键一个π键，所以空间构型是平面三角形的，碳原子采取sp²杂化，尿素分子的结构简式是



，其中碳氧原子之间的共价键是1个σ键、1个π键
，故选C．
故答案为：sp²，



，C．
（3）三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间能形成氢键，所以是通过分子间氢键结合，在肾脏内易形成结石．
故答案为分子间氢键．
（4）以钙离子为中心，沿X、Y、Z三轴进行切割，结合图片知，钙离子的配位数是6；
晶格能大小与离子带电量成正比，CaO晶体中Ca ²⁺、O ^2-的带电量大于NaCl晶体中Na⁺、Cl^-的带电量，导致氯化钠的晶格能大于氧化钙的晶格能．
故答案为：6，CaO晶体中Ca ²⁺、O ^2-的带电量大于NaCl晶体中Na⁺、Cl^-的带电量．
BⅠ（1）醇在一定条件下能发生分子内或分子间脱水生成醚或烯烃，所以该条件下，正丁醇能发生分子间脱水形成醚CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃，也能形成分子内脱水生成正丁烯CH₂=CHCH₂CH₃．
故答案为：CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃；CH₂=CHCH₂CH₃．
（2）实验中为了提高乙酸正丁酯的产率，使反应向正反应方向移动，所以采取的措施是用分水器及时移走反应生成的水，减少生成物的浓度；使用过量醋酸，提高正丁醇的转化率．
故答案为：用分水器及时移走反应生成的水，减少生成物的浓度；使用过量醋酸，提高正丁醇的转化率．
Ⅱ．（1）因为正丁醇和乙酸都具有挥发性，所以制取的酯中含有正丁醇和乙酸，第一步水洗除去酯中的正丁醇和乙酸；
第二步用10%碳酸钠洗涤除去乙酸；
第三步用水洗涤除去碳酸钠溶液；
第四步用无水硫酸镁干燥除去水；
第五步蒸馏，制得较纯净的酯．
 故选C．
（2）1起冷凝作用的仪器名称是冷凝管，为防止炸裂冷凝管，水应从下口进上口出．
2根据酯的温度知，温度应控制在126.1℃．
故答案为：冷凝管；下；126.1℃．
Ⅲ．正丁醇的质量=0.810 g/mL×11.5mL=9.315g；冰醋酸的质量=1.049g/mL×9.4mL=9.86g；
先根据方程式判断哪种物质过量，以不足量的为标准进行计算．
理论上9.315g正丁醇完全反应生成酯的质量为xg，生成1.8g水时同时生成酯的质量是yg．
乙酸和正丁醇的反应方程式为CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH

浓硫酸

△

CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
                           60g     74g              116g            18g
                                   9.315g           xg
                                                    yg             1.8g
  
所以x=14.6
y=11.6
乙酸正丁酯的产率=

11.6g

14.6g

×100%=79.4%．
故答案为79.4%．