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| 杂化轨道理论题目答案及解析如下,仅供参考!
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
Ⅰ.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$\rm 1-$溴丁烷的反应如下:
①$\rm NaBr+H_{2}SO_{4}=HBr+NaHSO_{4}$
②$\rm R-OH+HBr→R-Br+H_{2}O$
可能存在的副反应有:醇在浓硫酸存在下脱水生成烯和醚,$\rm Br^{-}$被浓硫酸氧化为$\rm Br_{2}$等。
有关数据列表如下:
乙醇 | 溴乙烷 | 正丁醇 | $\rm 1$溴丁烷 | |
密度$\rm /(g·cm^{-3})$ | $\rm 0.78$ | $\rm 1.46$ | $\rm 0.81$ | $\rm 1.27$ |
沸点$\rm /^\circ\rm C$ | $\rm 78.5$ | $\rm 38.4$ | $\rm 117.2$ | $\rm 101.6$ |
溴代烃的水溶性 $\rm ($填“大于”“等于”或“小于”$\rm )$相应的醇,其原因是 。
小于 醇可与水分子形成分子间氢键,溴代烃分子不能与水分子形成氢键
"]]醇可以和水形成分子间氢键,易溶于水,溴代烃和水不反应也不能和水形成氢键,所以溴代烃的水溶性小于相应的醇;
将$\rm 1-$溴丁烷粗产品置于分液漏斗中,加水振荡后静置,产物在 $\rm ($填“上层”“下层”或“不分层”$\rm )$。
下层
"]]$\rm 1-$溴丁烷不溶于水,且密度大于水,则$\rm 1-$溴丁烷粗产品置于分液漏斗中,加水振荡后静置,产物在下层。
制备操作中,加入的浓硫酸必须进行稀释,其目的错误的是$(\quad\ \ \ \ )$。
减少副产物烯和醚的生成
","减少$\\rm Br_{2}$的生成
","减少$\\rm HBr$的挥发
","水是反应的催化剂
"]$\rm A$.根据已知信息,$\rm 1-$丁醇反应制备$\rm 1-$溴丁烷的反应中易发生副反应:消去反应生成烯烃或分子间脱水生成醚,稀释浓硫酸可以减少副产物烯和醚的生成,$\rm A$正确;
$\rm B$.根据已知信息,$\rm Br^{-}$可以被浓硫酸氧化为$\rm Br_{2}$,稀释浓硫酸后能减少$\rm Br_{2}$的生成,$\rm B$正确;
$\rm C$.浓硫酸溶于水放热,会使$\rm HBr$大量挥发,浓硫酸进行稀释后可以减少$\rm HBr$的挥发,$\rm C$正确;
$\rm D$.水是反应的溶剂,不是反应的催化剂,$\rm D$错误;
答案选$\rm ABC$。
欲除去溴代烷中的少量杂质$\rm Br_{2}$,下列物质中最适合的是$(\quad\ \ \ \ )$。
$\\rm NaI$
","$\\rm NaOH$
","$\\rm NaHSO_{3}$
","$\\rm KCl$
"]$\rm A$.$\rm NaI$可以被$\rm Br_{2}$氧化生成的$I_{2}$,但是$I_{2}$易溶于溴代烷,因此引入新杂质,不能达到除$\rm Br_{2}$的目的,$\rm A$错误;
$\rm B$.$\rm Br_{2}$和溴代烷均可以和$\rm NaOH$反应,不能使用$\rm NaOH$溶液除杂,$\rm B$错误;
$\rm C$.溴单质可以和$\rm NaHSO_{3}$溶液发生氧化还原反应,溴代烷不反应,因此可以使用$\rm NaHSO_{3}$溶液除去溴单质,$\rm C$正确;
$\rm D$.溴单质的氧化性弱于氯气,因此溴单质与$\rm KCl$不反应,$\rm D$错误;
答案选$\rm C$。
在制备溴乙烷时,采用边反应边蒸馏产物的方法,目的是: ,但在制备$\rm 1—$溴丁烷时却不能边反应边蒸馏,其原因: 。
Ⅱ.$\rm (CH_{3})_{3}C − Br$在$\rm NaOH$溶液中发生水解反应,历程如下:
已知:①反应能量图如下:
②结构不同溴代烷在相同条件下水解相对速率如下表:
取代基 | $\rm (CH_{3})_{3}C−$ | $\rm (CH_{3})_{2}CH−$ | $\rm CH_{3}CH_{2}−$ | $\rm CH_{3}−$ |
相对速率 | $\rm 108$ | $\rm 45$ | $\rm 1.7$ | $\rm 1.0$ |
平衡向生成溴乙烷的方向移动,制得更多的溴乙烷 $\\rm 1-$溴丁烷与正丁醇的沸点相差较小,若边反应边蒸馏,会有较多的正丁醇被蒸出
"]]根据表格数据可知,乙醇和溴乙烷的沸点相差较大,采用边反应边蒸出产物的方法,可以使平衡向生成溴乙烷的方向移动,制得更多的溴乙烷;$\rm 1-$溴丁烷和正丁醇的沸点相差较小,容易一同蒸出,所以不能边反应边蒸出产物。
下列说法正确的是$(\quad\ \ \ \ )$
$\\rm (CH_{3})_{3}C^{+}$中碳原子为$\\rm sp^{3}$杂化
","该历程中,$\\rm (CH_{3})_{3}C − Br$水解速率,较大程度地受到$\\rm OH^{−}$浓度大小的影响
","发生该历程水解速率:$\\rm CH_{3}CH_{2}CHClCH_{3} \\gt CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}Cl$
","$\\rm (CH_{3})_{3}C − Br$在水中离解成$\\rm (CH_{3})_{3}C^{+}$的难易程度与$\\rm C-Br$键的键能和极性等有关
"]$\rm A$.$(CH_{3})_{3}C^{+}$中中心碳原子形成$\rm 3$个共价键,没有孤对电子,因此采用$\rm sp^{2}$杂化,$\rm A$错误;
$\rm B$.$(CH_{3})_{3}C − Br$在碱性条件下的反应中第一步反应的活化能较大,水解速率较大程度地受到第一步反应的影响,与$OH^{−}$浓度的大小无关,$\rm B$错误;
$\rm C$.根据表格数据,碳卤键上甲基越多,反应速率越快,因此水解速率:$CH_{3}CH_{2}CHClCH_{3} \gt CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}Cl$,$\rm C$正确;
$\rm D$.碳卤键的键能越小,极性越大,则越容易断键,因此$(CH_{3})_{3}C − Br$在水中离解成$(CH_{3})_{3}C^{+}$的难易程度与$\rm C-Br$键的键能和极性等有关,$\rm D$正确;
答案选$\rm CD$。
写出检验$\rm (CH_{3})_{3}C − Br$中溴元素的方法:
取样,加入$\\rm NaOH$溶液并加热,冷却后,加入稀硝酸酸化,再加入硝酸银溶液,若产生淡黄色沉淀,则证明卤代烃中含有溴元素。
"]]$(CH_{3})_{3}C − Br$中溴原子首先水解为$Br^{-}$,再用硝酸酸化的硝酸银溶液检验,因此实验方案为:取样,加入$\rm NaOH$溶液并加热,冷却后,加入稀硝酸酸化,再加入硝酸银溶液,若产生淡黄色沉淀,则证明卤代烃中含有溴元素。
下列化学用语表述正确的是$(\quad\ \ \ \ )$
二氧化碳的电子式:
乙醛溶液中加入新制碱性$\\rm Cu(OH)_{2}$悬浊液并加热的离子方程式$\\text{CH}_{\\text{3}}\\text{CHO+2Cu}\\left( \\text{OH} \\right)_{\\text{2}}\\text{+OH}^{-}\\overset{\\Delta}{\\rightarrow}\\text{CH}_{\\text{3}}\\text{COO}^{-}\\text{+ Cu}_{\\text{2}}\\text{O} \\downarrow \\text{+3H}_{\\text{2}}\\text{O}$
","向小苏打溶液中加入醋酸:$\\rm HCO_{3}^{−} + CH_{3}COOH=CO_{2} ↑ +H_{2}O+CH_{3}COO^{-}$
","$\\rm CH_{3}COOH$的质谱图:
$\rm A$.二氧化碳为共价化合物,碳原子和氧原子间形成碳氧双键,电子式为,$\rm A$错误;
$\rm B$.乙醛溶液中加入新制碱性$\rm Cu(OH)_{2}$悬浊液并加热,乙醛氧化生成乙酸钠,$\rm Cu(OH)_{2}$被还原为砖红色沉淀$Cu_{2}O$,离子方程式为$\text{CH}_{\text{3}}\text{CHO+2Cu}\left( \text{OH} \right)_{\text{2}}\text{+OH}^{-}\overset{\Delta}{\rightarrow}\text{CH}_{\text{3}}\text{COO}^{-}\text{+ Cu}_{\text{2}}\text{O} \downarrow \text{+3H}_{\text{2}}\text{O}$,$\rm B$正确;
$\rm C$.醋酸酸性大于碳酸,则向小苏打溶液中加入醋酸,生成醋酸钠和$CO_{2}$气体,离子方程式为$HCO_{3}^{−} + CH_{3}COOH=CO_{2} ↑ +H_{2}O+CH_{3}COO^{-}$,$\rm C$正确;
$\rm D$.$CH_{3}COOH$的相对分子质量为$\rm 60$,$CH_{3}CH_{2}OH$的相对分子质量为$\rm 46$,质谱图中最右侧的分子离子峰对应的质荷比数值为$\rm 46$,因此表示的是$CH_{3}CH_{2}OH$的质谱图,$\rm D$错误;
答案选$\rm BC$。
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