高中 | 杂化轨道理论 题目答案及解析

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选修三

第二章 分子结构与性质

第二节 分子的立体结构

杂化轨道理论

已知烃$\rm A$的相对分子质量为$\rm 26$,有机物$\rm A$~$\rm H$在一定条件下的转化关系如下图所示$\rm ($部分条件已略$\rm )$

按要求回答下列问题。

$\rm A$的电子式为                ;由$\rm A$合成的导电高分子中的碳原子杂化轨道为                杂化。

[["

$\\text{s}{{\\text{p}}^{2}}$

"]]

$\rm A$为乙炔,电子式为$\rm A$中含有碳碳三键,可以加聚反应生成聚乙炔,其中含有碳碳双键,则碳原子的杂化类型为$\text{s}{{\text{p}}^{2}}$

$\rm B$的系统命名为                ;实现⑤的转化利用了所加试剂的化学性质是                

[["

$\\rm 1$$\\rm 2-$二溴乙烷 氧化性

"]]

$\rm B$为溴代烃,系统命名为$\rm 1$,$\rm 2-$二溴乙烷;⑤的转化为乙二醇氧化生成乙二酸,则所加试剂为氧化剂,利用其氧化性。

上图中属于加聚反应的有                $\rm ($填反应编号$\rm )$

[["

"]]

$\rm G$为氯乙烯,含有碳碳双键,可以加聚生成聚氯乙烯,则⑧的转化为加聚反应。

写出下列反应的化学方程式:

反应①                

反应⑥                

[["

$\\text{C}{{\\text{H}}_{2}}\\text{BrC}{{\\text{H}}_{2}}\\text{Br+2NaOH}\\xrightarrow[\\triangle ]{}\\text{CH}\\equiv \\text{CH}\\uparrow \\text{+2NaBr+2}{{\\text{H}}_{2}}\\text{O}\\text{nHOOCCOOH+nHOC}{{\\text{H}}_{2}}\\text{C}{{\\text{H}}_{2}}\\text{OH}$

"]]

反应①为$\rm 1$,$\rm 2-$二溴乙烷在氢氧化钠的醇溶液中加热,消去反应生成乙炔,化学方程式为$\text{C}{{\text{H}}_{2}}\text{BrC}{{\text{H}}_{2}}\text{Br+2NaOH}\xrightarrow[\triangle ]{}\text{CH}\equiv \text{CH}\uparrow \text{+2NaBr+2}{{\text{H}}_{2}}\text{O}$;反应⑥为乙二醇和乙二酸在催化剂作用下生成聚乙二酸乙二酯,化学方程式为$\text{nHOOCCOOH+nHOC}{{\text{H}}_{2}}\text{C}{{\text{H}}_{2}}\text{OH}$

$\rm E$所含官能团的名称为                ;分子中最多共平面的原子个数为                

[["

羧基 $\\rm 8$

"]]

$\rm E$为乙二酸,所含官能团为羧基;乙二酸中含有碳氧双键,则双键相连的原子共面,且羟基中氢原子有可能共平面,则最多共平面的原子为$\rm 8$个。

结合下表数据分析下列问题。

物质常温下电离常数
$\rm E$${{K}_{\text{a1}}}=5.6\times {{10}^{-2}}{{K}_{\text{a2}}}=1.5\times {{10}^{-4}}$
碳酸${{K}_{\text{a1}}}=4.5\times {{10}^{-7}}{{K}_{\text{a2}}}=4.7\times {{10}^{-11}}$
苯酚${{K}_{\text{a}}}=1.0\times {{10}^{-10}}$
苯甲酸${{K}_{\text{a}}}=1.0\times {{10}^{-5}}$

①设计实验证明$\rm E$具有酸性,写出可行方案ⅱ:

ⅰ。与指示剂作用观察颜色或用$\rm pH$计测定常温溶液的$\rm pH$

ⅱ。                

②写出苯酚的电离方程式:                

③利用如图所示仪器和药品,设计一个简单的一次性完成的实验装置,比较$\rm E$与碳酸、苯酚酸性的强弱。

ⅰ。$a$$b$对应的试剂是                                

ⅱ。补充$\rm B$方框装置图                

ⅲ。写出$\rm C$中反应的离子方程式:                

④水杨酸分子结构如图,常温下${{\text{K}}_{1}}\gt 1.0\times {{10}^{-5}}$,预测${{\text{K}}_{2}}$                $1.0\times {{10}^{-10}}\rm ($填“$\rm =$”“$\rm \lt $”或“$\rm \gt $$\rm )$。说明理由:                

⑤含水杨酸药物对肠胃有较强的刺激性,对其结构修饰的方案有多种。写出其中一种修饰方案的思路:                

[["

$\\rm Fe$反应观察有气体生成 乙二酸溶液 碳酸钠 $\\rm \\lt $ 水杨酸分子内形成了氢键,如图所示:,使酚羟基上的$\\rm H$更难电离即${{K}_{2}}$较苯酚的小;而使羧基的羟基上的$\\rm O—H$键极性增强,故更容易电离出${{\\text{H}}^{+}}$${{K}_{1}}$较苯甲酸的大 将水杨酸中的酚羟基发生酯化,如生成,破坏分子内氢键,减弱水杨酸中羧基中羟基电离出${{\\text{H}}^{+}}$的能力

"]]

①根据酸的通性,活泼金属可以与酸置换反应生成氢气,则实验方案为与$\rm Fe$反应观察是否有气体生成。

②苯酚中羟基与苯环直接相连,由于苯环的作用导致酚羟基中氢原子更活泼,易解离出氢离子,则苯酚的电离方程式为

③结合表格数据可知,乙二酸、碳酸和苯酚的酸性依次减弱,根据强酸制弱酸原理,乙二酸与碳酸钠反应制取二氧化碳,证明乙二酸酸性强于碳酸,则$a$为乙二酸溶液,$b$为碳酸钠;再将生成的二氧化碳除杂,通入苯酚钠溶液中生成苯酚,反应原理为,证明碳酸的酸性强于苯酚,则装置$\rm B$为洗气装置,选用饱和碳酸氢钠溶液作除杂试剂,$c$为苯酚钠溶液。

④水杨酸分子内可以形成氢键(),使酚羟基上的$\rm H$原子更难电离,因此${{\text{K}}_{2}}$相比苯酚的电离平衡常数小;形成分子内氢键使羧基内羟基的$\rm O—H$键极性增强,更容易电离出${{\text{H}}^{+}}$,因此${{\text{K}}_{1}}$相比苯甲酸的电离平衡常数大。

⑤将水杨酸中的酚羟基可以发生酯化反应生成,破坏分子内氢键,减弱水杨酸羧基中羟基电离出${{\text{H}}^{+}}$的能力,减弱酸性。

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