Question

（2009?南京二模）選做題，本題有A、B兩題，分別對應于“物質結構與性質”和“實驗化學”兩個選修模塊的內容，請選擇其中一題作答，并把所選題目對應字母后的方框涂黑．若兩題都作答，將按A題評分．
A．可以由下列反應合成三聚氰胺：
CaO+3C

高溫  .

CaC₂+CO↑       CaC₂+N₂

高溫  .

CaCN₂+C↑    CaCN₂+2H₂O=NH₂CN+Ca（OH）₂，NH₂CN與水反應生成尿素[CO（NH₂）₂]，尿素合成三聚氰胺．
（1）寫出與Ca在同一周期且最外層電子數相同、內層排滿電子的基態(tài)原子的電子排布式：

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²

．CaCN₂中陰離子為CN₂^2-，與CN₂^2-互為等電子體的分子有N₂O和

CO₂

（填化學式），由此可以推知CN₂^2-離子的空間構型為

直線形

．
（2）尿素分子中C原子采取

sp²

雜化．尿素分子的結構簡式是

，其中碳氧原子之間的共價鍵是

C

（填字母）
A．2個σ鍵          B．2個π鍵          C．1個σ鍵、1個π鍵
（3）三聚氰胺（）俗稱“蛋白精”．動物攝入三聚氰胺和三聚氰酸（    ）后，三聚氰酸與三聚氰胺分子相互之間通過

分子間氫鍵

結合，在腎臟內易形成結石．
（4）CaO晶胞如圖A所示，CaO晶體中Ca²⁺的配位數為

6

．CaO晶體和NaCl晶體的晶格能分別為：CaO 3401kJ/mol、NaCl 786kJ/mol．導致兩者晶格能差異的主要原因是

CaO晶體中Ca ²⁺、O ^2-的帶電量大于NaCl晶體中Na⁺、Cl^-的帶電量

．
B．實驗室用乙酸和正丁醇制備乙酸正丁酯．有關物質的物理性質如下表．請回答有關問題．

化合物	密度/g?cm-3	沸點/℃	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．乙酸正丁酯粗產品的制備
在干燥的50mL圓底燒瓶中，裝入沸石，加入11.5mL正丁醇和9.4mL冰醋酸，再加3～4滴濃硫酸．然后安裝分水器（作用：實驗過程中不斷分離除去反應生成的水）、溫度計及回流冷凝管，加熱冷凝回流反應．
（1）本實驗過程中可能產生多種有機副產物，寫出其中兩種的結構簡式：

CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃

、

CH₂=CHCH₂CH₃

．
（2）實驗中為了提高乙酸正丁酯的產率，采取的措施是：

用分水器及時移走反應生成的水，減少生成物的濃度；

、

使用過量醋酸，提高正丁醇的轉化率

．
Ⅱ．乙酸正丁酯粗產品的制備
（1）將乙酸正丁酯粗產品用如下的操作進行精制：①水洗  ②蒸餾  ③用無水MgSO₄干燥 ④用10%碳酸鈉洗滌，正確的操作步驟是

C

（填字母）．
A．①②③④B．③①④②C．①④①③②D．④①③②③
（2）將酯層采用如圖B所示裝置蒸餾．
1．出圖中儀器A的名稱

冷凝管

．冷卻水從

下

口進入（填字母）．
2．②蒸餾收集乙酸正丁酯產品時，應將溫度控制在

126.1℃

左右．
Ⅲ．計算產率
測量分水器內由乙酸與正丁醇反應生成的水體積為1.8mL，假設在制取乙酸正丁酯過程中反應物和生成物沒有損失，且忽略副反應，計算乙酸正丁酯的產率

79.4%

．

Answer 1

分析：A（1）與Ca在同一周期且最外層電子數相同、內層排滿電子的基態(tài)原子是鋅，根據構造原理寫出該原子的核外電子排布式；根據等電子體的概念確定與CN₂^2-互為等電子體的分子，根據二氧化碳的空間構型確定CN₂^2-離子的空間構型．
（2）根據價層電子對互斥理論確定尿素的VSEPR模型，根據模型確定其雜化方式；根據其最簡式確定其化學鍵類型．
（3）氫鍵普遍存在于已經與N、O、F等電負性很大的原子形成共價鍵的氫原子與另外的N、O、F等電負性很大的原子之間．
（4）以鈣離子為中心，沿X、Y、Z三軸進行切割，從而確定鈣離子配位數；晶格能大小與離子帶電量成正比，與離子半徑成反比．
BⅠ（1）醇在一定條件下能發(fā)生分子內或分子間脫水生成醚或烯烴；
（2）根據影響化學平衡移動的方法判斷，減少生成物的量或增大另一種反應物的量都能使平衡向正反應方向移動．
Ⅱ．（1）根據各物質的溶解性及性質進行排序．
（2）1起冷凝作用的儀器是冷凝管，水從下口進上口出．
2．②根據酯的沸點控制溫度．
Ⅲ．先根據酸的量計算理論上酯的量，再根據水的量計算酯的量，實際上酯的量與理論值之比即為酯的產率．

解答：解：A（1）與Ca在同一周期且最外層電子數相同、內層排滿電子的基態(tài)原子是鋅，根據構造原理，基態(tài)的鋅原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²；與CN₂^2-互為等電子體的分子有N₂O和CO₂；等電子體具有相同的價電子數、原子總數，結構相似，二氧化碳分子是直線型，所以CN₂^2-離子的空間構型是直線型．
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²；CO₂；直線型．
（2）CO（NH₂）₂分子中中心原子C原子上含有三個σ鍵一個π鍵，所以空間構型是平面三角形的，碳原子采取sp²雜化，尿素分子的結構簡式是，其中碳氧原子之間的共價鍵是1個σ鍵、1個π鍵
，故選C．
故答案為：sp²，，C．
（3）三聚氰酸與三聚氰胺分子相互之間能形成氫鍵，所以是通過分子間氫鍵結合，在腎臟內易形成結石．
故答案為分子間氫鍵．
（4）以鈣離子為中心，沿X、Y、Z三軸進行切割，結合圖片知，鈣離子的配位數是6；
晶格能大小與離子帶電量成正比，CaO晶體中Ca ²⁺、O ^2-的帶電量大于NaCl晶體中Na⁺、Cl^-的帶電量，導致氯化鈉的晶格能大于氧化鈣的晶格能．
故答案為：6，CaO晶體中Ca ²⁺、O ^2-的帶電量大于NaCl晶體中Na⁺、Cl^-的帶電量．
BⅠ（1）醇在一定條件下能發(fā)生分子內或分子間脫水生成醚或烯烴，所以該條件下，正丁醇能發(fā)生分子間脫水形成醚CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃，也能形成分子內脫水生成正丁烯CH₂=CHCH₂CH₃．
故答案為：CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃；CH₂=CHCH₂CH₃．
（2）實驗中為了提高乙酸正丁酯的產率，使反應向正反應方向移動，所以采取的措施是用分水器及時移走反應生成的水，減少生成物的濃度；使用過量醋酸，提高正丁醇的轉化率．
故答案為：用分水器及時移走反應生成的水，減少生成物的濃度；使用過量醋酸，提高正丁醇的轉化率．
Ⅱ．（1）因為正丁醇和乙酸都具有揮發(fā)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%碳酸鈉洗滌除去乙酸；
第三步用水洗滌除去碳酸鈉溶液；
第四步用無水硫酸鎂干燥除去水；
第五步蒸餾，制得較純凈的酯．
 故選C．
（2）1起冷凝作用的儀器名稱是冷凝管，為防止炸裂冷凝管，水應從下口進上口出．
2根據酯的溫度知，溫度應控制在126.1℃．
故答案為：冷凝管；下；126.1℃．
Ⅲ．正丁醇的質量=0.810 g/mL×11.5mL=9.315g；冰醋酸的質量=1.049g/mL×9.4mL=9.86g；
先根據方程式判斷哪種物質過量，以不足量的為標準進行計算．
理論上9.315g正丁醇完全反應生成酯的質量為xg，生成1.8g水時同時生成酯的質量是yg．
乙酸和正丁醇的反應方程式為CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH

濃硫酸

△

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

11.6g

14.6g

×100%=79.4%．
故答案為79.4%．

點評：本題考查了物質結構和有機化學綜合題，難度不大，易錯點是配位數的確定，以一種微粒為中心，沿X、Y、Z三軸進行切割，從而確定配位數．