21．（12分）A．生物质能是一种洁净、可再生的能源．生物质气（主要成分为CO、CO2、H2等）与H2混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一．

（1）上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素．写出基态Zn原子的核外电子排布式1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2．

（2）根据等电子原理，写出CO分子结构式C≡O．

（3）甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制Cu（OH）2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀．

①甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是甲醇分子之间形成氢键；甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化．

②甲醛分子的空间构型是平面三角形；1mol甲醛分子中σ键的数目为3NA．

③在1个Cu2O晶胞中（结构如图所示），所包含的Cu原子数目为4．

【考点】86：原子核外电子排布；9S：原子轨道杂化方式及杂化类型判断

【专题】16：压轴题；51D：化学键与晶体结构．

【分析】（1）根据锌的原子序数和构造原理来书写基态Zn原子的核外电子排布式；

（2）根据等电子原理来书写CO的结构式；

（3）①利用氢键来解释物质的沸点，利用甲醛中的成键来分析碳原子的杂化类型；

②利用杂化类型来分析空间结构，并利用判断σ键的规律来分析σ键数目；

③利用晶胞结构图，根据铜原子的位置来分析其数目．

【解答】解：（1）因Zn的原子序数为30，3d电子排满，3d轨道写在4s轨道的前面，其电子排布为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2；故答案为：1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2；

（2）依据等电子原理，可知CO与N2为等电子体，N2分子的结构式为N≡N，互为等电子体分子的结构相似，则CO的结构式为C≡O，故答案为：C≡O；

（3）①甲醇分子之间形成了分子间氢键，甲醛分子间只是分子间作用力，而没有形成氢键，故甲醇的沸点高；甲醛分子中含有碳氧双键，共有3个σ键，则碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化，故答案为：甲醇分子之间形成氢键；sp2杂化；

②因甲醛中碳原子采取sp2杂化，则分子的空间构型为平面三角形；1mol甲醛分子中含有2mol碳氢σ键，1mol碳氧σ键，故含有σ键的数目为3NA；故答案为：平面三角形；3NA；

③依据晶胞示意图可以看出Cu原子处于晶胞内部，为晶胞所独有，所包含的Cu原子数目为4，故答案为：4．

【点评】本题主要考查核外电子排布式、等电子体原理、分子间作用力、杂化轨道、共价键类型、分子的平面构型，注重了对物质结构中常考考点的综合，学生易错点在电子排布中3d与4s的书写上及杂化类型的判断上．

22．环己酮是一种重要的化工原料，实验室常用下列方法制备环己酮：

环己醇、环己酮和水的部分物理性质见下表：

物质沸点（℃）密度（g﹣cm﹣3，200C）溶解性

环己醇161.1（97.8）*0.9624能溶于水

环己酮155.6（95）*0.9478微溶于水

水100.00.9982

括号中的数据表示该有机物与水形成的具有固定组成的混合物的沸点

（1）酸性Na2Cr2O7溶液氧化环己醇反应的△H＜0，反应剧烈将导致体系温度迅速上升，副反应增多。实验中将酸性Na2Cr2O7溶液加到盛有环己醇的烧瓶中，在55﹣60℃进行反应。反应完成后，加入适量水，蒸馏，收集95﹣100℃的馏分，得到主要的含环己酮和水的混合物。

①酸性Na2Cr2O7溶液的加料方式为缓慢滴加。

②蒸馏不能分离环己酮和水的原因是环已酮和水形成具有固定组成的混合物一起蒸出。

（2）环己酮的提纯需要经过以下一系列的操作：a蒸馏，收集151﹣156℃的馏分；b 过滤；c 在收集到的馏分中加NaCl固体至饱和，静置，分液；d 加入无水MgSO4固体，除去有机物中少量水。

①上述操作的正确顺序是cdba（填字母）。

②上述操作b、c中使用的玻璃仪器除烧杯、锥形瓶、玻璃棒外，还需漏斗、分液漏斗。

③在上述操作c中，加入NaCl固体的作用是增加水层的密度，有利于分层。

（3）利用核磁共振氢谱可以鉴定制备的产物是否为环己酮，环己酮分子中有3种不同化学环境的氢原子。

【考点】U3：制备实验方案的设计

【专题】16：压轴题．

【分析】（1）为了防止Na2Cr2O7在氧化环己醇放出大量热，使副反应增多，应让其反应缓慢进行，在加入Na2Cr2O7溶液时应缓慢滴加；依据题目信息，环己酮能与水形成具有固定组成的混合物，两者能一起被蒸出；