选考[化学——选修3:物质结构与性质] (15分)
锂—磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O(PO4)2,可通过下列反应制备:
2Na3PO4+4CuSO4+2NH3·H2O=Cu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O
(1)写出基态Cu的第三能层的电子排布式 ,与Cu同周期的元素中,与铜原子最外层电子数相等的元素还有 (填元素符号),上述方程式中涉及到的N、O元素第一电离能由小到大的顺序为 。
(2)PO43-的空间构型是 。
(3)氨基乙酸铜的分子结构如图,氮原子的杂化方式为 。
(4)在硫酸铜溶液中加入过量KCN,生成配合物[Cu(CN)4]2-,则CN-中含有的σ键与π键的数目之比为 。
(5)Cu元素与H元素可形成一种红色化合物,其晶体结构单元如图所示。则该化合物的化学式为 。
(6)铜晶体为面心立方最密堆积,铜的原子半径为r pm,则晶体铜密度的计算式为 g/cm3。
下图所示为某一药物F的合成路线:
(1)A中含氧官能团的名称分别是 、 。
(2)步骤Ⅱ发生反应的类型是 。
(3)写出步骤Ⅲ的化学反应方程式 。
(4)写出同时满足下列条件的A的一种同分异构体的结构简式: 。
①不含甲基;
②是的衍生物,且环上只有一个取代基;
③能发生银镜反应和水解反应(不考虑的变化)。
(5)请参照上面合成路线,以间二甲苯、ClCH2COCl、(C2H5)2NH为有机原料(无机试剂任选)合成。
提示:①;
②合成路线流程图示例:。
【选做题】本题包括A、B两小题,请选定其中一小题,并在相应的答题区域内作答。若都做,则按A小题评分。
A.[物质结构与性质]磷化硼是一种高折射率红棕色晶体,可通过单质B与Zn3P2(或PH3)反应,也可热解PCl3·BCl3制得。
(1)锌原子基态时核外电子排布式为 。
(2)BCl3中硼原子的杂化轨道类型为 ,PH3空间形状为 (用文字描述)。
(3)PCl3能够与配合物Ni(CO)4发生配体置换反应:Ni(CO)4 +4PCl3 = Ni(PCl3)4 +4CO。
①与CO互为等电子体的一种分子的化学式为 。
②1molPCl3中含键数目为 。
(4)立方BP的晶胞结构如图所示,晶胞中含B原子数目为 。
Co2(OH)2CO3和Co(CH3COO)2·nH2O均是生产高比能锂电池正极材料的前驱体。
(1)这两种钴的化合物中钴的化合价为 。
(2)Co2(OH)2CO3在空气中充分加热生成四氧化三钴,该反应的化学方程式为 。
(3)为确定Co(CH3COO)2·nH2O中的n值及其热分解过程,取一定量的样品在氮气氛围中加热,样品的固体残留率()随温度的变化如下图所示(样品在300℃前失去结晶水,图中A、B、C、D各处固体均为纯净物,其中C、D为氧化物)。
①Co(CH3COO)2·nH2O晶体中n= (填自然数)。
②A→B点反应释放的气体为纯净物(由两种元素组成),该气体的结构简式为 。
③B→C点反应释放CO、CO2两种气体,n(CO)∶n(CO2)= 。
④D点残留固体的化学式为 。(列出上述计算过程)
(15分)葛根大豆苷元(F)用于治疗高血压引起的头疼、突发性耳聋等症,其合成路线如下:
(1)化合物C中的含氧官能团有 、 (填官能团名称)
(2)已知:C→D为取代反应,其另一产物为H2O,写出X的结构简式: 。
(3)反应E→F的反应类型是 。
(4)写出同时满足下列条件的B的两种同分异构体的的结构简式: 。
Ⅰ.属于芳香族化合物,分子中有4种不同化学环境的氢;
Ⅱ.能与FeCl3溶液发生显色反应;
Ⅲ.不能发生水解反应,能发生银镜反应。
(5)根据已有知识并结合相关信息,写出以和(CH3CO)2O为原料制备药物中间体
的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下:
选做题(本题包括A、B两小题,请选定其中一小题,并在相应的答题区域内作答。若多做,则按A小题评分)
A.[物质结构与性质]氮元素可形成氢化物、氮化物、叠氮化物、卤化物等多种化合物。
(1)肼(N2H4)可用作火箭燃料,1mol N2H4中含有σ键的数目为 。
(2)F2和过量NH3在铜催化作用下反应生成NF3,写出基态铜原子的电子排布式 ;
NF3分子的空间构型为 。
(3)与N3-互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。
(4)氰酸(HCN)中碳原子的杂化方式为 。
(5)铁和氨气在640℃发生置换反应生成铁氮化合物,其晶胞结构如右图所示,该晶体的化学式为 。