Question

本題包括A、B兩小題，分別對應(yīng)于“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”和“實(shí)驗(yàn)化學(xué)”兩個(gè)選修模塊的內(nèi)容．請選定其中一題，并在相應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)作答．若兩題都做，則按A題評分．
A．雷尼鎳（Raney-Ni）是一種歷史悠久、應(yīng)用廣泛的催化劑，由鎳-鋁合金為原料制得．
（1）元素第一電離能：Al

 

Mg（選填：“＞”、“＜”、“=”）
（2）雷尼鎳催化的一實(shí)例為：化合物b中進(jìn)行sp³雜化的原子有：

 

．
（3）一種鋁鎳合金的結(jié)構(gòu)如下圖，與其結(jié)構(gòu)相似的化合物是：

 

（選填序號：a．氯化鈉  b．氯化銫  c．石英  d．金剛石）．
（4）實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)Ni2+可用丁二酮肟與之作用生成腥紅色配合物沉淀．
①Ni²⁺在基態(tài)時(shí)，核外電子排布式為：

 

．
②在配合物中用化學(xué)鍵和氫鍵標(biāo)出未畫出的作用力（鎳的配位數(shù)為
B．4-氯苯胺是合成橡膠、化學(xué)試劑、染料、色素等化工產(chǎn)品，制備4-氯苯胺的原理如下：
．在1L密閉容器中加入4-氯硝基苯100g、雷尼鎳（催化劑）及少量嗎啉（脫氯抑制劑，）、甲醇250mL（溶劑），密封；先充入氮?dú)�，然后充入氫氣至一定壓力．在所需氫氣壓力、溫度等條件下加氫反應(yīng)，充分反應(yīng)后，冷卻，過濾，洗滌，蒸餾并收集64～65℃餾分．
（1）開始時(shí)先通入N₂的目的是

 

．
（2）上述實(shí)驗(yàn)中過濾的目的是

 

，洗滌所用的試劑是

 

．
（3）蒸餾時(shí)除用到接引管、錐形瓶、溫度計(jì)外，還用到的玻璃儀器有：

 

、

 

．餾出液的主要成分是

 

．
（4）以下是溫度、氫氣壓力、催化劑用量及嗎啉的用量對反應(yīng)的影響．

	表1溫度					表2氫氣壓力					表3催化劑用量					表4嗎啉用量
序號	溫度/℃	轉(zhuǎn)化率/%	選擇 性/%	反應(yīng)時(shí)間/h	序號	氫氣壓力/MPa	選擇性/%	反應(yīng)時(shí)間/h	序號		雷尼鎳用量/g	選擇性/%	反應(yīng)時(shí)間/h	序號	嗎啉用量/%	選擇性/%
①	40	未完全	99.6	6	①	0.5	99.6	3.7	①		2	98.25	5	①	0.0	84.3
②	60	100	99.7	4	②	1.0	99.7	2	②		4	99.20	2.2	②	0.3	99.3
③	80	100	99.6	2.45	③	1.5	99.2	1.6	③		6	99.60	1.9	③	0.5	99.7
④	100	100	99.6	2	④	2.0	96.4	1.15	④		8	99.60	1.4	④	0.7	99.6
⑤	120	100	98.6	1.7	⑤				⑤		10	99.10	1.4	⑤	1.2	99.7

優(yōu)化的條件是：溫度、氫氣壓力、催化劑用量、嗎啉用量，選擇的序號依次是

 

．

Answer 1

分析：A、（1）Mg元素原子的3s能級容納2個(gè)電子，為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量降低；
（2）苯環(huán)中存在大π鍵，碳原子雜化數(shù)為2，采取sp²雜化，側(cè)鏈中C、O、N原子根據(jù)成的單鍵數(shù)目與孤對電子確定雜化軌道數(shù)目判斷雜化方式；
（3）由圖可知鋁鎳合金的晶胞結(jié)構(gòu)中，Ni原子數(shù)目為1，Al原子數(shù)目為8×

1

8

=1，為AlNi，每個(gè)Ni原子周圍有8個(gè)Al原子，每個(gè)Al原子周圍有8個(gè)Ni原子，據(jù)此結(jié)合選項(xiàng)中各物質(zhì)的晶胞結(jié)構(gòu)判斷；
（4）①根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫，注意原子形成陽離子先失去高能層的電子；
②Ni²⁺含有空軌道，N原子含有孤對電子對，N原子與Ni²⁺形成配位鍵，氧原子與氫原子之間形成氫鍵；
B、（1）裝置中含有空氣，生成的4-氯苯胺容易被氧化，氫氣和氧氣混合受熱容易爆炸；
（2）催化劑雷尼鎳是固體，過濾分離出催化劑；
由題目可知，甲醇在反應(yīng)中起溶劑的作用，催化劑上附著4-氯硝基苯等，可以用甲醇洗滌；
（3）蒸餾時(shí)用到比例儀器有：接引管、錐形瓶、溫度計(jì)、蒸餾燒瓶、冷凝管；
蒸餾并收集64～65℃餾分，主要是將溶劑甲醇分離出來；
（4）溫度主要考慮選擇性與轉(zhuǎn)化率，在轉(zhuǎn)化率為100%的情況下，選擇性相差不大，主要考慮反應(yīng)速率；
壓強(qiáng)主要考慮選擇性，在選擇性相差不大的情況下，主要考慮反應(yīng)時(shí)間；
催化劑主要考慮選擇性，在選擇性相差不大的情況下，主要考慮催化劑用量與反應(yīng)速率；
嗎啉用量考慮選擇性高、用量少．

解答：解：A、（1）Mg元素原子的3s能級容納2個(gè)電子，為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量降低，第一電離能高于同周期相鄰的元素，故第一電離能Al＜Mg，故答案為：＜；
（2）苯環(huán)中存在大π鍵，碳原子雜化數(shù)為2，采取sp²雜化，側(cè)鏈中C原子成4個(gè)單鍵，雜化軌道數(shù)為4，采取sp³雜化，O原子成2個(gè)單鍵，含有2對孤對電子，雜化軌道數(shù)為4，采取sp³雜化，N原子成3個(gè)單鍵，含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)為4，采取sp³雜化，故答案為：C、N、O；
（3）由圖可知鋁鎳合金的晶胞結(jié)構(gòu)中，Ni原子數(shù)目為1，Al原子數(shù)目為8×

1

8

=1，為AlNi，每個(gè)Ni原子周圍有8個(gè)Al原子，每個(gè)Al原子周圍有8個(gè)Ni原子，
a．氯化鈉中每個(gè)鈉離子周圍有6個(gè)氯離子，每個(gè)氯離子周圍有6個(gè)鈉離子，不符合；
b．氯化銫中每個(gè)銫離子周圍有8個(gè)氯離子，每個(gè)氯離子周圍有8個(gè)銫離子，符合；
c．石英為空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硅原子周圍有4個(gè)氧原子，氧原子周圍有2個(gè)硅原子，不符合；
d．金剛石為空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每C原子周圍有4個(gè)C原子，不符合；
故答案為：b；
（4）①Ni原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，失去4s能級的2個(gè)電子形成Ni²⁺，基態(tài)時(shí)Ni²⁺核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸；
②Ni²⁺含有空軌道，N原子含有孤對電子對，N原子與Ni²⁺形成配位鍵，不同分子中氧原子與氫原子之間形成氫鍵，如圖所示：，故答案為：；
B、（1）裝置中含有空氣，生成的4-氯苯胺容易被氧化，氫氣和氧氣混合受熱容易爆炸，開始通入氮?dú)獬�去裝置中的空氣，防止生成的4-氯苯胺被氧化，防止氫氣和氧氣混合受熱爆炸，
故答案為：除去裝置中的空氣，防止生成的4-氯苯胺被氧化，防止氫氣和氧氣混合受熱爆炸；
（2）催化劑雷尼鎳是固體，過濾分離出催化劑，由題目可知，甲醇在反應(yīng)中起溶劑的作用，催化劑上附著4-氯硝基苯等，可以用甲醇洗滌，故答案為：分離出催化劑，甲醇；
（3）蒸餾時(shí)用到比例儀器有：接引管、錐形瓶、溫度計(jì)、蒸餾燒瓶、冷凝管，蒸餾并收集64～65℃餾分，主要是將溶劑甲醇分離出來，蒸餾出的餾分主要是甲醇，故答案為：蒸餾燒瓶、冷凝管，甲醇；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，在轉(zhuǎn)化率為100%的情況下，60℃、80℃、100℃選擇性相差不大，100℃反應(yīng)時(shí)間最短，反應(yīng)速率更快，120℃反應(yīng)速率變化不大，選擇性降低較多，故選擇100℃較好，
壓力為2.0MPa，選擇性較0.5MPa、1.0MPa、1.5MPa低很多，在1.0MPa時(shí)選擇性最高，反應(yīng)速率較快，故選擇壓力為1.0MPa較好，
由表中數(shù)據(jù)可知，催化劑在6g、8g時(shí)選擇性最高，8g時(shí)速率加快不是很多，增大了催化劑的用量，故選擇催化劑為6g相等較好，
由表中數(shù)據(jù)可知，嗎啉用量為0.5%、1.2%選擇性最高，選擇嗎啉用量較少的0.5%較好，
故答案為：④②③③．

點(diǎn)評：本題為拼合型題目，包含化學(xué)實(shí)驗(yàn)與物質(zhì)性質(zhì)與結(jié)構(gòu)，題目綜合性較大，考查知識點(diǎn)有電離能、雜化軌道、晶胞結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、核外電子排布規(guī)律以及實(shí)驗(yàn)基本操作等，題量大、閱讀量大，需要學(xué)生具有良好的心理素質(zhì)，實(shí)驗(yàn)考查有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，中學(xué)中接觸很少，比較陌生，為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)．