Question

下列两题分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修课程模块的内容，请你选择其中一题作答，如果两题全做，则按A题评分。

A．已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数A＜B＜C＜D＜E。其中A、B、C是同一周期的非金属元素。化合物DC的晶体为离子晶体，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。AC₂为非极性分子。B、C的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高。E的原子序数为24，ECl₃能与B、C的氢化物形成六配位的配合物，且两种配体的物质的量之比为2∶1，三个氯离子位于外界。请根据以上情况，回答下列问题：（答题时，A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示）

（1）A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为                  。

（2）B的氢化物的分子空间构型是             。其中心原子采取          杂化。

（3）写出化合物AC₂的电子式             ；一种由B、C组成的化合物与AC₂互为等电子体，其化学式为              。

（4）E的核外电子排布式是              ，ECl₃形成的配合物的化学式为        。

（5）B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液与D的单质反应时，B被还原到最低价，该反应的化学方程式是                                                 。

B．醇与氢卤酸反应是制备卤代烃的重要方法。实验室制备溴乙烷和1-溴丁烷的反应如下：

             NaBr+H₂SO₄HBr+NaHSO₄                 ①

             R-OH+HBrR-Br+H₂O                     ②

可能存在的副反应有：醇在浓硫酸的存在下脱水生成烯和醚，Br^—被浓硫酸氧化为Br₂等。有关数据列表如下；

	乙醇	溴乙烷	正丁醇	1-溴丁烷
密度/g·cm-3	0.7893	1.4604	0.8098	1.2758
沸点/℃	78.5	38.4	117.2	101.6

请回答下列问题：

（1）在溴乙烷和1-溴丁烷的制备实验中，下列仪器最不可能用到的是        。（填字母）

a．圆底烧瓶            b．量筒      c．锥形瓶      d．布氏漏斗    

（2）溴代烃的水溶性        （填“大于”、“等于”或“小于”）相应的醇；其原因是           

                                                             。

（3）将1-溴丁烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物在         （填“上层”、“下层”或“不分层”）。

（4）制备操作中，加入的浓硫酸必须进行稀释，起目的是            。（填字母）

a．减少副产物烯和醚的生成         b．减少Br₂的生成

c．减少HBr的挥发                      d．水是反应的催化剂            

（5）欲除去溴代烷中的少量杂质Br₂，下列物质中最适合的是            。（填字母）

a．NaI             b．NaOH              c．NaHSO₃              d．KCl            

（6）在制备溴乙烷时，采用边反应边蒸出产物的方法，其有利于                ；但在制备1-溴丁烷时却不能边反应边蒸出产物，其原因是                            。

Answer 1

【答案】

A．（1）C＜O＜N             

（2）三角锥形         sp³

（3）     N₂O

（4）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹（或[Ar] 3d⁵4s¹）       [Cr(NH₃)₄(H₂O)₂]Cl₃

（5）4Mg+10HNO₃=4Mg(NO₃)₂+NH₄NO₃+3H₂O

B．（1）d             

（2）小于；醇分子可与水分子形成氢键，溴代烃分子不能与水分子形成氢键。

（3）下层

（4）abc

（5）c

（6）平衡向生成溴乙烷的方向移动（或反应②向右移动）

    1-溴丁烷与正丁醇的沸点差较小，若边反应边蒸馏，会有较多的正丁醇被蒸出

【解析】A.根据题干信息：“B、C的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高”可判断B、C分别为N（氮）和O（氧）。E原子序数为24，为Cr(铬)。由“DC为离子晶体，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构”可以判断D为Mg。“AC₂为非极性分子”可判断A为C（碳）。

（1）A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N。

（2）B的氢化物为NH₃，其空间构型为三角锥形，其中心原子（N）采取sp³杂化。

（3）AC₂为CO₂，其电子式为。由N、O组成且与CO₂互为等电子体的化合物为N₂O。

（4）E为Cr元素，其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹或［Ar］3d⁵4s¹。CrCl₃形成配合物的化学式为［Cr(NH₃)₄(H₂O)₂］Cl₃。

（5）N的最高价氧化物对应的水化物为HNO₃，与Mg反应时，N被还原到最低价-3，即，其反应方程式为：

4Mg+10HNO₃4Mg(NO₃)₂+NH₄NO₃+3H₂O。

B：（1）在溴乙烷和1溴丁烷的制备实验中，最不可能用到的仪器应为d，即布氏漏斗，因其是用于过滤的仪器，既不能用作反应容器，也不能用于量取液体，答案为d。

（2）溴代烃的水溶性小于相应的醇，因为醇分子可与水分子形成氢键，溴代烃分子不能与水分子形成氢键。

（3）根据题干表格数据：1-溴丁烷的密度大于水的密度，因此将1-溴丁烷的粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物即1-溴丁烷应在下层。

（4）由于浓H₂SO₄在稀释时放出大量热且具有强氧化性，因此在制备操作过程中，加入的浓H₂SO₄必须进行稀释，其目的是防止放热导致副产物烯和醚的生成并减小HBr的挥发，同时也减少Br₂的生成。

（5）除去溴代烷中的少量杂质Br₂应选用c即NaHSO₃，二者可以发生氧化还原反应而除去Br₂。NaI能与Br₂反应生成I₂而引入新的杂质；NaOH不但能与Br₂反应，同时也能与溴代烷反应；KCl都不反应，因此a、b、d都不合适，故答案为c。

（6）根据平衡移动原理，蒸出产物平衡向有利于生成溴乙烷的方向移动；在制备1溴丁烷时不能采取此方法，原因是1-溴丁烷与正丁醇的沸点差较小，若边反应边蒸，会有较多的正丁醇被蒸出。