Question

【題目】鐵氮化合物(FexNy)在磁記錄材料領域有著廣泛的應用前景。某FexNy的制備需鐵、氮氣、丙酮和乙醇參與。

（1）Fe3＋基態(tài)核外電子排布式為___。

（2）丙酮(CH3CCH3O)分子中碳原子軌道的雜化類型是__，1mol丙酮分子中含有σ鍵的數目為___。

（3）C、H、O三種元素的電負性由小到大的順序為____。

（4）乙醇的沸點高于丙酮，這是因為______。

（5）某FexNy的晶胞如圖1所示，Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型產物Fe(x－n)CunNy。FexNy轉化為兩種Cu替代型產物的能量變化如圖2所示，其中更穩(wěn)定的Cu替代型產物的化學式為____。

1-溴丙烷是一種重要的有機合成中間體，沸點為71℃，密度為1.36g·cm－3。實驗室制備少量1溴丙烷的主要步驟如下：步驟1：在儀器A中加入攪拌磁子、12g正丙醇及20 mL水，冰水冷卻下緩慢加入28mL濃H2SO4；冷卻至室溫，攪拌下加入24gNaBr。

步驟2：如圖所示搭建實驗裝置，緩慢加熱，直到無油狀物餾出為止。

步驟3：將餾出液轉入分液漏斗，分出有機相。

步驟4：將分出的有機相轉入分液漏斗，依次用12mLH2O、12mL 5% Na2CO3溶液和12 mL H2O洗滌，分液，得粗產品，進一步提純得1溴丙烷。

（1）儀器A的名稱是___；加入攪拌磁子的目的是攪拌和___。

（2）反應時生成的主要有機副產物有2溴丙烷和____。

（3）步驟2中需向接受瓶內加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是_____。

（4）步驟2中需緩慢加熱使反應和蒸餾平穩(wěn)進行，目的是___。

（5）步驟4中用5%Na2CO3溶液洗滌有機相的操作：向分液漏斗中小心加入12 mL5%Na2CO3溶液，振蕩，___，靜置，分液。

Answer 1

【答案】[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 sp2和sp3 9NA H<C<O 乙醇分子間存在氫鍵 Fe3CuN 蒸餾燒瓶 防止暴沸 丙烯、正丙醚 減少1溴丙烷的揮發(fā) 減少HBr揮發(fā) 將分液漏斗下口向上傾斜、打開活塞排出氣體

【解析】

（1）鐵的原子序數為26，位于第四周期Ⅷ族，核外電子數為23，其基態(tài)核外電子排布式為或。

（2）丙酮的甲基中碳原子的雜化方式為雜化，羰基中碳原子的雜化方式為雜化；1mol丙酮中含有6molC-H鍵，2molC-C鍵，1molC=O鍵，單鍵均為σ鍵，碳氧雙鍵中含有1molσ鍵，所以1mol丙酮中含有9molσ鍵。

（3）電負性是原子在分子中吸引成鍵電子的能力。同周期元素的電負性隨原子序數的增大而增大，所以電負性，又因為在甲烷中碳元素顯負化合價，吸引電子能力更強，所以電負性，故電負性。

（4）丙酮分子間只有范德華力，而乙醇存在分子間氫鍵，使其沸點升高。

（5）由晶胞示意圖可知，一個晶胞中，含有鐵原子的數目為，氮原子的數目為1，所以x=4，y=1，由圖-2可知，Cu替代該晶體中a位置Fe，可使能量降低，Cu替代該晶體中b位置Fe，可使能量升高，最穩(wěn)定的Cu替代型產物為Cu完全替代該晶體中a位置Fe，即晶格中銅原子數目為，所以鐵原子數目為3，所以最穩(wěn)定的Cu替代型產物化學式為。

（1）儀器A是蒸餾燒瓶；攪拌磁子在磁力攪拌器的作用下旋轉達到攪拌的目的，也能夠在蒸餾過程中充當沸石的作用，防止液體暴沸。

（2）加熱過程中，正丙醇會發(fā)生分子內脫水生成丙烯或分子間脫水生成正丙醚。

（3）步驟2中的餾出物溫度較高，若不使用冰水浴降溫，生成的1-溴丙烷會揮發(fā)，使得產率降低。

（4）步驟1混合物中的主要物質為正丙醇和HBr，若加熱過急，會使得部分HBr揮發(fā)，緩慢加熱，能夠避免這一問題。

（5）分出的有機相中會含有未反應的氫離子，加入和水洗滌后，會生成氣體，震蕩后，要將分液漏斗下口向上傾斜，打開活塞排出氣體，然后靜置分液。