(12分)本题包括A、B两小题,分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题,并在相应的答题区域内作答。若两题都做,则按A题评分。
A.用于合成氨的工业煤气中含有H
2S、C
2H
5SH(乙酸醇)、COS(羰基硫)、CS
2等含硫化合物,工业上无机硫常用氧化锌法处理,有机硫可用钴钼催化加氢处理。
H
2S+ZnO=ZnS+H
2O;C
2H
5SH+ZnO=ZnS+C
2H
4+H
2O
C
2H
5SH+H
2=C
2H
6+H
2S;COS+H
2=CO+H
2S;CS
2+4H
2=CH
4+2H
2S
(1)钴原子在基态时核外电子排布式为
。
(2)下列有关分子结构的说法正确的是
。
A.C
2H
4分子中有5个
键处1个
键
B.COS分子(结构如右图)中键能C=O>C=S
C.H
2S分子呈V形结构
D.CH
4、C
2H
6分子中碳原子均采用sp
3杂化
(3)下列有关说法不正确的是
。
A.H
2O、CO、COS均是极性分子
B.相同压强下沸点:Cs
2>COS
>CO
2 C.相同压强下沸点:C
2H
5SH>C
2H
5OH
D.相同压强下沸点:CO>N
2(4)
-ZnS的晶胞结构如右图,晶胞中S2-数目为:
个。
(5)具有相似晶胞结构的ZnS和ZnO,ZnS熔点为1830℃,ZnO熔点为1975℃,后者较前者高是由于
。
(6)钼的一种配合物化学式为:Na
3[Mo(CN)
8]·8H
2O,中心原子的配位数为
。
B.烃醛结合反应有机合成中颇为重要,绿色催化剂的固体铌酸酸倍受研究者关注。铌酸具有较高的催化活性及稳定性。反应原理如下:
实验方法是在25mL烧瓶中加入铌酸、10mL甲醇和 0.5mL苯甲醛,在回流状态下反应2h,反应的产率和转化率均非常高。
(1)采用回流反应2h的目的是
。
(2)在反应中甲醇需过量,其原因是
。
(3)不同铌酸用量对产率和转化率影响,如下表:
铌酸用量/mol
| 0.01
| 0.02
| 0.03
| 0.05
| 0.1
| 0.15
| 0.2
| 0.6
|
产率%
| 87.3
| 88.2
| 90.3
| 94.2
| 92.9
| 93.1
| 91.8
| 92.3
|
转化率%
| 89.7
| 92.1
| 93.9
| 98.9
| 94.9
| 95.7
| 93.9
| 94.3
|
在上述苯甲醛与甲醇缩合反应实验中催化剂铌酸的最佳用量为
。
(4)催化剂的回收利用性能是考察催化剂的一项极为重要的指标。铌酸催化剂循环使用次数对产率的影响如右下图,这说明铌酸催化剂的优点之一是
。
(5)用铌酸作催化剂时,不同的醛与甲醇的缩合反应的转化率和产率如下表:
序号
| 醛
| 醇
| 转化率%
| 产率%
|
1
| 邻羟基苯甲醛
| 甲醇
| 94.3
| 89.6
|
2
| 邻羟基苯甲醛
| 甲醇
| 93.6
| 88.7
|
3
| 邻氯苯甲醛
| 甲醇
| 93.1
| 87.3
|
4
| 间硝基苯甲醛
| 甲醇
| 54.2
| 34.1
|
5
| 邻硝基苯甲醛
| 甲醇
| 89.9
| 79.5
|
6
| 对硝基苯甲醛
| 甲醇
| 65.7
| 41.9
|
从表中得出的不同的醛与甲醇缩合反应影响转化率和产率的规律是
。