21.
(12分)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.生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与H2混合,催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。
(1)上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式
。
(2)根据等电子原理,写出CO分子结构式
。
(3)甲醇催化氧化可得到甲醛,甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。
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①甲醇的沸点比甲醛的高,其主要原因是
;甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为
。
②甲醛分子的空间构型是
;1mol甲醛分子中σ键的数目为 。
③在1个Cu2O晶胞中(结构如图所示),所包含的Cu原子数目为
。
[标准答案](1)![]()
(2)![]()
(3)①甲醇分子之间形成氢键
杂化
②平面三角形
3NA
③4
[解析](1)Zn的原子序数为30,注意3d轨道写在4s轨道的前面;(2)依据等电子原理,可知CO与N2为等电子体,N2分子的结构式为:互为等电子体分子的结构相似,可写出CO的结构式;(3)甲醇分子之间形成了分子间氢键,甲醛分子间只是分子间作用力,而没有形成氢键,故甲醇的沸点高;甲醛分子中含有碳氧双键,故碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化;分子的空间构型为平面型;1mol甲醛分子中含有2mol碳氢δ键,1mol碳氧δ键,故含有δ键的数目为 3NA;依据晶胞示意图可以看出Cu原子处于晶胞内部,所包含的Cu原子数目为4
[考点分析]本题主要考查核外电子排布式、等电子体原理、分子间作用力、杂化轨道、共价键类型、分子的平面构型。
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B.环己酮是一种重要的化工原料,实验室常用下列方法制备环己酮:
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环己醇、环己酮和水的部分物理性质见下表:
|
物质 |
沸点(℃) |
密度(g-cm-3,200C) |
溶解性 |
|
环己醇 |
161.1(97.8)* |
0.9624 |
能溶于水 |
|
环己酮 |
155.6(95)* |
0.9478 |
微溶于水 |
|
水 |
100.0 |
0.9982 |
|
*括号中的数据表示该有机物与水形成的具有固定组成的混合物的沸点
(1)酸性Na2Cr2O7溶液氧化环己醇反应的△H<0,反应剧烈将导致体系温度迅速上升,副反应增多。实验中将酸性Na2Cr2O7溶液加到盛有环己醇的烧瓶中,在55-60℃进行反应。反应完成后,加入适量水,蒸馏,收集95-100℃的馏分,得到主要的含环己酮和水的混合物。
①酸性Na2Cr2O7溶液的加料方式为 。
②蒸馏不能分离环己酮和水的原因是 。
(2)环己酮的提纯需要经过以下一系列的操作:a蒸馏,收集151-156℃的馏分;b 过滤;c 在收集到的馏分中加NaCl固体至饱和,静置,分液;d 加入无水MgSO4固体,除去有机物中少量水。
①上述操作的正确顺序是 (填字母)。
②上述操作b、c中使用的玻璃仪器除烧杯、锥形瓶、玻璃棒外,还需 。
③在上述操作c中,加入NaCl固体的作用是 。
(3)利用核磁共振氢谱可以鉴定制备的产物是否为环己酮,环己酮分子中有 种不同化学环境的氢原子。
[标准答案](1)①缓慢滴加
②环已酮和水形成具有固定组成的混合物一起蒸出
(2)①c d b a
②漏斗、分液漏斗
③增加水层的密度,有利于分层
(3)3
[解析](1)为了防止Na2Cr2O7在氧化环己醇放出大量热,使副反应增多,应让其反应缓慢进行,在加入Na2Cr2O7溶液时应缓慢滴加;依据题目信息,环己酮能与水形成具有固定组成的混合物,两者能一起被蒸出;(2)首先加入NaCl固体,使水溶液的密度增大,将水与有机物更容易分离开来,然后向有机层中加入无水MgSO4,出去有机物中少量的水,然后过滤,除去硫酸镁晶体,再进行蒸馏即可;分液需要分液漏斗,过滤还需要漏斗;依据对称性,环己酮中有3种氢。
[考点分析]考查学生的读图、识表能力,能够迅速在图、表中提取到有用信息,利用信息解决有关问题。主要考查知识点还有:过滤、分液以及等效氢等知识。
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17.
(8分)废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生,并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离,能得到非金属粉末和金属粉末。
(1)下列处理印刷电路板非金属粉末的方法中,不符合环境保护理念的是 (填字母)。
A.热裂解形成燃油
B.露天焚烧
C.作为有机复合建筑材料的原料 D.直接填埋
(2)用
的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知:
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在
溶液中
与
反应生成
和
的热化学方程式为 。
(3)控制其他条件相同,印刷电路板的金属粉末用10℅
和3.0
的混合溶液处理,测得不同温度下铜的平均溶解速率(见下表)。
|
温度(℃) |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
|
铜平均溶解速率 |
7.34 |
8.01 |
9.25 |
7.98 |
7.24 |
6.73 |
5.76 |
当温度高于40℃时,铜的平均溶解速率随着反应温度升高而下降,其主要原因是 。
(4)在提纯后的
溶液中加入一定量的
和
溶液,加热,生成
沉淀。制备
的离子方程式是
。
[标准答案](1)BD
(2) Cu(s)+H2O2 (l)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l) △H=-319.68KJ.mol-1
(3)H2O2 分解速率加快
(4)2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O
2CuCl↓+SO42-+2H+
[解析](1)有关环保的比较容易。(2)主要考察盖斯定律的灵活运用。适当变形,注意反应热的计算。不要忽视热化学方程式的书写的注意事项。(3)考察影响化学反应速率的因素,结合双氧水的性质即可得出答案。(4)根据题目条件书写离子方程式常规题。
[考点分析]本题考察的知识比较散,一道题考察了几个知识点。覆盖面比较多。但盖斯定律,热化学方程式,离子方程式都是重点内容