5.6模拟题(op.1)题解

第一题(水度5)

1-1 从量子数可以看出,与地球上的元素相比,最大的区别在于磁量子数。地球上的磁量子数是从0到±l,而x星球上磁量子数是0到±2l。所以p轨道有了扩充:p能级对应的是角量子数l=1的情况,在地球上对应磁量子数0,1,-1,共三个轨道6个电子;x星球上对应磁量子数0,1,2,-1,-2,共五个轨道10个电子,所以第二周期的元素从8种扩充到12种。

1-2 无语,寻找地球上氧原子的原子结构特点,少两个电子,只有一个p轨道填满,所以就在外星周期表里找类似的而已……

1-3 继续无语,碳的最大特点就是同族成键数最多,所以直接找位于周期中段的元素

 

第二题(水度3)

2-1(1)光气的别名是碳酰氯,也就是碳酸的酰氯,按照画框消除原则,与乙醇容易发生酯化

(2)氨解,根据画框消除的原则生成尿素(碳酰胺),不要忘了氨气足量,所以消除掉的氯化氢会跟剩余的氨气反应生成氯化铵

(3)傅-克酰基化,苯是足量的,所以两边的氯都与苯上的氢画框消除,生成二苯酮

(4)胺解,第一次掉一个氯。分析异氰酸根的结构-ONC,可以看出第一步反应时两个分子之间掉一分子氯化氢,第二步反应分子内掉一分子氯化氢

2-2 发烟硫酸中的三氧化硫的一个氧可以被四氯化碳氯化,氧转移到四氯化碳上变成光气。变成硫酰氯SO2Cl2,但这个物质会继续跟硫酸发生氯磺化反应,所以最终产物是HSO3Cl。

2-3 直接画出碳酸二甲酯的结构并将所有氢氯化,产物正好包含三个光气所需的碳、氧、氯。这种固体物质比气体体积小得多,所以优点显然是易于储存运输。

2-4 根据已知条件一种比较简便的方法是,根据化学计量数,CO和Cl2的分压相同,设为x Pa,COCl2(300-2x)Pa;另外需要注意的一点是标准平衡常数的计算中要将所有分压与标准压强(100kPa)的比代入平衡分式。最后解出的分压与总压的比就是摩尔分数,再以摩尔分数将三种气体的摩尔质量加权平均得到平均相对分子质量。

 

第三题(水度3)

3-1 所给答案是实验得到的方程式,实际上能够得到无数个可行解
如果设CsB3H8的计量系数为1,那么设x个Cs2B9H9,y个Cs2B10H10,z个Cs2B12H12
根据铯原子守恒可以得出CsBH4的化学计量数是1-2x-2y-2z,根据氢原子守恒得到H2的化学计量数是[8-9x-10y-12z-4(1-2x-2y-2z)]×0.5,而根据硼原子守恒可以得出9x+10y+12z+1-2x-2y-2z=3,即7x+8y+10z=2,理论上任何一组满足此方程的有理正数x,y,z都可以作为方程的可行解,所以配平方式自然有无数种
3-2 根据“合肥”原则,只有阴阳离子大小匹配的时候才能形成稳定的离子晶体(想象一下阴阳离子大小相差悬殊时的晶格)。硼氢负离子是一个巨大的簇合物,只有原子序数较大的碱金属阳离子才能匹配,此时钠离子就显得过小了
3-3 前者的形态是三棱柱的变体,具有D3h对称性,而后者是四方反棱柱的变体,具有D4d对称性,所以后者对称性更高。对称性较低的较不稳定(那还不是因为你长得不好看)。但是这里的稳定性一般是指热力学因素,题中的转化过程由一个稳定物质向不稳定物质转变,可能是动力学因素
3-4 见4.22题解吧,提示给的很多了,产物化合物只有一种,多余的氢要大胆的冒氢气~

 

第四题(水度3)

4-1&4-2&4-3
目标产物天然来源提取自蟾蜍(膜),又称蟾蜍特尼定,蟾蜍甲碱,是蟾皮中的药用物质
首先观察原料和目标产物的区别
分子骨架:①乙酸基团发生关环;
修饰:②氮被甲基化,③吲哚芳环被磺化;
氧化还原:④硝基氮被还原为四级铵盐氮,⑤比较隐蔽,羧酸羰基氧的消失
看到从E到F有氯甲烷的出现,顺便使用了有机弱吡啶(py),吡啶的交易常用于中和反应生成的酸,拉动平衡向右,可以推测这一步为了完成②
D到E使用了还原剂,可以推测是完成⑤,羰基氧被还原掉变成亚甲基;这一步是较为奇怪的,因为氢化铝锂的一般效果是把羰基化合物还原成醇;然而羧酸衍生物中较为特殊的就是酰胺能被氢化铝锂直接还原成脂肪胺,所以能推出酰胺结构的出现
显然有酰胺必然有一步是把硝基还原成氨基完成④,下一步羧基与氨基加热形成分子内酰胺完成①
至此反应历程全部明了。B到C应用最常见的铁-盐酸还原硝基芳香化合物为芳香胺;C到D加热成酰胺,关环;D到E还原酰胺为二级胺;E到F画框消除甲基化,做成四级铵盐;F到A完成③,用浓硫酸加热完成最后的磺化。

 

第五题(水度4)

5-1 疏水相互作用是生物体内蛋白质肽链折叠成正确空间结构的主要推动力之一。由于非极性基团与水八字不合,所以尽量避免与水的接触,水分子包裹在外面也会尽量缩小表面积,形成有序的笼状结构,所以水分子混乱度减小,是熵减过程。在溶解过程中,焓变的驱动力并不明显(除非是氢氧化钠那种),很多时候靠熵增来驱动(毕竟是从规整的晶体到无序的自由溶质的过程),但非极性溶质溶解时熵减,不利于这个过程,所以溶解趋势自然小。
5-2 首先不得不吐槽题目不给出吲哚和噁唑的结构式!根据电荷的基本排斥原则,苯环作为富电子体系,应该亲近于缺电子的环,与富电子的环则尽可能少接触。
5-3 就像一层棉被一样,密实的π电子云很喜欢包住小的氢原子和金属阳离子,形成一种弱相互作用

 

第六题(水度3)

6-1&6-2&6-3&6-4&6-5
第一眼看到的就是与硝酸银反应生成的白色沉淀,卤化银的颜色很容易鉴别卤离子,这里必然是氯化银。所以此物质溶于水电离出一个四价阳离子和四个氯离子。根据2.294g求出取样中电离出氯离子0.016mol,所以阳离子0.004mol,且阳离子质量是4.004-35.45×0.016=3.437g,得出阳离子的摩尔质量859.2g/mol。
再分析对阳离子结构的测定结果,两种元素构成,正方体状。最远两个X原子连线为三重轴,而正方体的三重轴位于体对角线所在的直线,所以可以推测X原子都在正方体的顶点;最远两个Y原子连线为四重轴,而正方体的四重轴位于穿过相对的面的中心的直线,所以可以推测Y原子都在正方体的面心,至此可以确定阳离子的形式是[X8Y6]4+
显然如果两种原子都是金属原子,那么没有什么理由14个金属原子簇合成面心立方结构还平分4个正电荷,仅仅是电荷斥力也不容许这种结构存在,所以合理的推断应该是X和Y中有一个是金属元素,一个是非金属元素,且都显正常价态,那么题中提到金属卤化物,显然非金属元素应该和阴离子相同,是氯;氯离子与金属阳离子配位相连,金属阳离子之间以金属键互相稳定,防止同种电荷造成的斥力使结构分崩离析。那么显然X是氯离子,Y是二价金属离子,从电荷上是合理的,6×2-8=4。
含X化合物中最常见的离子化合物非NaCl莫属,且其晶胞中去掉氯得到的就是面心立方堆积的钠离子,与阳离子结构相同。
接下来根据定量信息推Y元素,(859.2-35.45×8)÷6=95.9,与Mo的相对原子质量近似,整道题解决。

 

第七题(水度8)

需要注意的就是碱性条件不能冒二氧化碳,固体碳酸盐电解质不会出现碳酸氢根

 

第八题(水度2)

8-1
本题具有极强的迷惑性,特意强调新制的氢氧化铜溶解,放出的两种气体相对分子质量是28和44,液体具有强烈气味
某种想歪的思路就是:配位溶解,被浓硫酸氧化出氮气,被二氧化锰氧化出一氧化二氮(真奇怪),含氮液体化合物哪个没有点怪味
却没曾想是:酸碱中和溶解,被浓硫酸脱水出一氧化碳,被二氧化锰氧化出二氧化碳,哪个有机酸不辣点眼睛……
所以最终结果是甲酸(假装是一氧化碳水合物),但这还没有结束,因为匪夷所思的1g和蒸气密度求出的最大值43.5g/mol,都与甲酸不符……
那么很好,根据1g可以求得那是74%的甲酸水溶液,蒸气蒸出来的还有水
8-2 组成不变说明甲酸溶液处于共沸状态,在此温度下此浓度的溶液中,水和甲酸蒸气压相等,执子之手,与子偕老。蒸气的密度变化显然不是水能做到的,而甲酸之间有强烈的氢键缔合作用,把两个甲酸分子捆绑在一起,只有升温时热运动才会破坏这种作用力。

 

第九题(水度3)

9-1 聚乙烯是单键长链,则聚乙炔中间交替了双键,结构很好写,另外一种经典的顺反异构聚合物就是顺丁橡胶和反丁橡胶
9-2 由于有顺反的存在,一个单键-双键基元不能平移后表示整个分子,如果一个不够那么就来两个……
9-3 超长碳链的超长π键
9-4 注意的就是这个分子应该拥有最漂亮的对称性,详情见答案
9-5 由于这个超漂亮的对称性与苯也有类似之处,根据Huckel规则,π电子数18=4×4+2,同样也具有芳香性

 

第十题(水度7)

10-1&10-2
极为经典的分析化学题,注意的就是铬酸铅酸溶,铬酸的酸性弱于大部分经典强酸,且铬酸在酸性条件下倾向于以重铬酸形式存在,经典的黄色变橙色平衡反应,2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O(可逆)

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