高中 | 杂化轨道理论 题目答案及解析

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选修三

第二章 分子结构与性质

第二节 分子的立体结构

杂化轨道理论

一种可用于温度传感的红色配合物$\rm Z$,其制备实验步骤及传感原理如图$\rm ($反应物均按化学计量数之比进行投料$\rm )$

Ⅰ.将$\rm Ni(NO_{3})_{2}\cdot 6H_{2}O$和去离子水加入圆底烧瓶中,搅拌至完全溶解,再依次加入乙酰丙酮$\rm (HY)$、无水$\rm Na_{2}CO_{3}$$\rm N$$\rm N$$\rm N$'$\rm ﹣$三甲基乙二胺$\rm (X)$溶液,继续搅拌$\rm 5\;\rm min$

Ⅱ.加入$\rm NaB(C_{6}H_{5})_{4}$溶液,立即生成红色沉淀,室温下继续反应$\rm 35\;\rm min$

Ⅲ.减压过滤,用去离子水洗涤$\rm 3$次,烘干,重结晶,得到配合物$\rm Z$

Ⅳ.室温下,将适量$\rm Z$溶于丙酮$\rm (L)$,温度降至$\rm 15\;\rm ^\circ\rm C$,溶液经混合色逐渐转为蓝绿色,得到配合物$\rm W$的溶液。

回答下列问题:

已知配合物$\rm Z$$\rm Ni$$\rm N$$\rm O$五个原子共平面,$\rm Ni^{2+}$的杂化方式                 $\rm ($填“是”或“不是”$\rm )sp^{3}$

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不是

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已知配合物$\rm Z$$\rm Ni$$\rm N$$\rm O$五个原子共平面,$Ni^{2+}$的杂化方式为$dsp^{2}$杂化,不是$sp^{3}$杂化。

步骤Ⅰ中,加入$\rm Na_{2}CO_{3}$的目的是                 

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中和$\\rm X$$\\rm HY$反应生成的$H^{+}$,使平衡正向移动,有利于$\\rm Z$的生成

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步骤Ⅰ中,加入$\rm Na_{2}CO_{3}$的目的是中和$\rm X$$\rm HY$反应生成的$\rm H^{+}$,使平衡正向移动,有利于$\rm Z$的生成。

步骤Ⅱ中,为避免沉淀包裹反应物共沉,可采取的操作是                 

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充分搅拌、剧烈振荡

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步骤Ⅱ中,为避免沉淀包裹反应物共沉,可采取的操作是充分搅拌、剧烈振荡。

步骤Ⅲ中,洗涤去除的无机盐产物是                 

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$\\rm NaNO_{3}$

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步骤Ⅰ和Ⅱ中,引入了$\rm Na^{+}$$\rm NO_{3}^{-}$,则步骤Ⅲ中,洗涤去除的无机盐产物是$\rm NaNO_{3}$

采用$\rm EDTA$配位滴定法测定$\rm Ni$的含量。实验步骤如下:

ⅰ.准确称取$\rm mg$的配合物$\rm Z$

ⅱ.加入稀硝酸使样品完全消解,再加入去离子水,用$\rm 20\%$醋酸钠溶液调节$\rm pH$$\rm 4\sim 5$

ⅲ.以$\rm PAN$为指示剂,用$\rm cmol/LEDTA$标准溶液滴定,平行测定三次,平均消耗$\rm EDTA$体积$\rm VmL$

已知:$\rm EDTA$$\rm Ni^{2+}$化学计量数之比为$\rm 1$$\rm 1$

①除了滴定管外,上述测定实验步骤中,使用的仪器有                 $\rm ($填标号$\rm )$

$\rm Ni$的质量百分含量为                 $\rm \%$

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$\\rm bcd$$\\dfrac{\\text{59} \\times \\text{10}^{\\text{-3}}\\text{cV}}{\\text{m}}$

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①称取$\rm mg$的配合物$\rm Z$需要电子天平,加去离子水可以使用洗瓶,滴定过程需要用到滴定管和锥形瓶,所以上述测定实验步骤中,使用的仪器除了滴定管外,还有天平、锥形瓶、洗瓶;故选:$\rm bcd$

②根据题意有关系式:$\rm EDTA Ni^{2+}$,则$\rm n(Ni)=n(Ni^{2+})=n(EDTA)=cV \times  10^{-3}\;\rm mol$,所以$\rm Ni$的质量百分含量为$\rm \dfrac{\text{cV} \times \text{10}^{\text{-3}}\text{mol} \times {59\;\rm g/mol}}{\text{mg}} \times \text{100\%=}\dfrac{\text{59} \times \text{10}^{\text{-3}}\text{cV}}{\text{m}}\text{\%}$

利用上述配合物的变色原理$\rm ($温差约$\rm 10\;\rm ^\circ\rm C$时,颜色有明显变化$\rm )$,设计一种实用温度传感装置                 

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具有温度指示功能的水杯,水杯外壁涂有配位化合物$\\rm W($含少量丙酮$\\rm )$并以透明材料密封,并附有比色卡,水温可通过所示颜色与比色卡比较,大致判断,是否适合饮用

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利用上述配合物的变色原理(温差约$\rm 10^{∘} C$时,颜色有明显变化$\rm )$,设计一种实用温度传感装置,该装置可以是具有温度指示功能的水杯,水杯外壁涂有配位化合物$\rm W($含少量丙酮$\rm )$并以透明材料密封,并附有比色卡,水温可通过所示颜色与比色卡比较,大致判断,是否适合饮用。

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