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4.1.3手性分子同步练习-苏教版高中化学选择性必修2
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.某有机物是药物生产的中间体,其结构简式如图。下列有关叙述正确的是
A.该有机物与溴水可发生加成反应
B.该有机物与浓硫酸混合共热可发生消去反应
C.1mol该有机物与足量NaOH溶液反应最多消耗3molNaOH
D.该有机物中有一个手性碳原子
2.己烷雌酚的一种合成路线,下列叙述正确的是
A.在NaOH水溶液中加热,化合物X可发生消去反应
B.1mol化合物Y与Br2反应,最多消耗4mol Br2
C.用FeCl3溶液不可鉴别化合物X和Y
D.化合物Y中不含有手性碳原子
3.有机物合成的转化如图。下列说法正确的是
A.分子中所有原子可能在同一平面上 B.分子中没有手性碳原子
C.用溶液可鉴别与 D.、均能使酸性溶液褪色
4.下列说法正确的是
A.绿原酸分子()中含有3个手性碳原子
B.聚酯纤维()的单体是对苯二甲酸()和乙二醇(HOCH2CH2OH)
C.与金属钠反应放出氢气的速率:苯甲酸>苯甲醇>苯酚
D.1 mol A分子()与足量NaOH溶液反应,最多可消耗3n mol NaOH
5.乔松素对感染性休克、癌症、心血管病等疾病有治疗作用。R为乔松素与氢气加成后的产物(反应如下),该产物R中的手性碳原子(1个碳原子分别连有4个不同的原子或原子团)数目为
A.5 B.6 C.7 D.8
6.下列有机物分子中属于手性分子的是
A.甘氨酸(NH2CH2COOH) B.氯仿(CHCl3)
C.乳酸[CH3CH(OH)COOH] D.丙醛(CH3CH2CHO)
7.布洛芬是临床上广泛应用的一种非甾体抗炎药,被广泛应用于缓解关节炎、神经炎、各种软组织风湿性疼痛及具有解热作用,其结构如图所示,下列说法正确的是
A.该分子中有2个手性碳原子
B.该分子中含有4个π键
C.该物质易溶于水
D.该分子中碳原子的杂化轨道类型有2种
8.List和MacMillan因开发“不对称有机催化”荣获2021年诺贝尔奖,下图是一个典型的不对称催化反应(图中“楔形”结构表示该基团不在纸张平面上)。下列说法中不正确的是
A.化合物A的分子式为
B.化合物B是一个两性分子
C.化合物C含有2个手性碳原子,存在多种光学异构体
D.图中反应(A→C)属于加成反应
9.下列说法中正确的是
A.乳酸[CH3CH(OH)COOH]分子中存在2个手性碳原子
B.酸性强弱:三氟乙酸>三氯乙酸>乙酸
C.CaO2和CaH2均是含有共价键的离子晶体
D.沸点:>
10.五味子丙素对急慢性肝损伤有较好的改善效果,五味子丙素的结构如图所示,下列有关说法错误的是
A.五味子丙素能发生取代、氧化、还原、加成反应
B.分子中所有氧原子一定共面
C.1mol五味子丙素分子中含有2mol手性碳原子
D.五味子丙素的一溴代物有12种
二、填空题
11.请为以下转化提供合理的中间体和过渡态结构,并根据相关过渡态的立体化学模型确定产物中手性中心的立体化学 。
12.回答下列问题:
(1)戊烷的某种同分异构体只有一种一氯代物,试书写它的结构简式: 。
(2)分子式为C6H12的某烃的所有碳原子都在同一平面上,则该烃的结构简式为 ,若分子式为C4H6的某烃中所有的碳原子都在同一直线上,则该烃的结构简式为 。
(3)满足分子式为C3H4ClBr且不含有环的有机物共有 种(不考虑构造异构)。
(4)分子式为C8H10的芳香烃,苯环上的一氯代物只有一种,该芳香烃的结构简式是 。
(5)酚酞是常用的酸碱指示剂,其结构简式如图所示:
①酚酞的分子式为 。
②酚酞分子中手性碳原子为 个,含 个不饱和碳原子。
13.按要求完成下列问题:
(1)写出基态铁原子的电子排布式和Mg2+的电子排布式: 、 。
(2)H2O分子内的O-H键、分子间的范德华力和H2O分子之间的氢键从强到弱的顺序为 。的沸点比高的原因是 。
(3)写出CCl4分子的空间构型、中心原子成键时采取的杂化轨道类型及分子中共价键的键角: 、 、 。
(4)下列分子若是手性分子,请用“*”标出其手性碳原子。 、
14.非金属元素碳能形成多种化合物,请回答以下与碳的化合物相关的问题:
(1)CO2分子中σ键与π键的个数比为 。
(2)C2H6的二溴代物中 (填“有”或“无”)手性分子。
(3)已知邻羟基苯甲酸与对羟基苯甲酸的沸点相差较大,根据结构分析,前者的沸点 后者(填“高于”或“低于”)并解释原因 。
15.研究有机物的结构和性质对生产生活意义深远。回答下列问题:
(1)的系统命名是 。
(2)已知常温下和的电离平衡常数分别为、, (填“>”、“=”或“<”),理由是 。
(3)Z是合成药物帕罗西汀的重要中间体。由X合成Z的路线如图:
Z的分子式为 ;X中含氧官能团的名称为 ;下列说法错误的是 (填标号)。
A.X属于芳香烃
B.Y、Z均含有2个手性碳原子
C.X→Y过程中,X中碳碳双键的键发生断裂
D.X分子中所有原子可能共平面
(4)某物质只含C、H、O三种元素,其分子模型如图所示,分子中共有12个原子(图中球与球之间的连线代表单键、双键等化学键)。下列物质中,与该物质互为同系物的是(填序号) ;下列有机物互为同分异构体的是(填序号) 。
A. B.
C. D.
16.根据要求完成下列问题:
(1)某元素原子共有3个价电子,其中一个价电子位于第三能层d轨道,试回答:
该元素价电子排布式 。
(2)外围电子排布式为3d54s2的原子,其原子结构示意图为 ,其最高正价为 ;其在元素周期表中的位置为 。
(3)下列分子中是否有手性原子: (填“有”或“无”,若有请在图中碳原子下方用“*”标出)
(4)在下列物质①CO2、②NH3、③CCl4、④BF3、⑤H2O、⑥SO2、⑦SO3、⑧PCl3中,属于非极性分子的是(填序号) 。
(5)试比较下列含氧酸的酸性强弱(填“>”“<”或“=”):
HClO3 HClO4; H3PO4 H3PO3。
17.画出分子式为C6H12的同分异构体(每小题只画一个结构)
(1)只有一种一氯代物
(2)有一个手性C原子
(3)存在顺反异构
18.已知某些化学键的键能数据如下:
(1)通过比较C—C 和 C=C 的键能大小,简要说明为什么烯烃易发生加成反应而烷烃不能? 。
(2)利用键能数据可判断反应 2H2 + O2 → 2 H2O 为 放热反应, 计算每生成 1 mol H2O 所放出的热量为 kJ。
(3)若某有机物的结构简式如下: ,一定条件下与HCl发生加成反应后可能生成两种互为同分异构体的物质,写出其中属于手性分子的物质的结构简式:
(4)将硫酸铜白色固体溶于水得到蓝色的溶液,原因是生成了一种配合离子,其结构简式为: (标明配位键),向该溶液中加入过量稀氨水得深蓝色溶液,其离子方程式为 。已知NF3与NH3的结构类似,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其主要原因是 。
19.某维生素的生理功能是维持上皮组织的完整性和细胞膜的通透性,维持正常视觉,促进年幼动物生长等。以下是该维生素的合成路线的一部分。
已知:
(6)B中具有、—OH且不与NaHCO3反应的同分异构体(不包括B,不考虑立体异构)共 种,其中核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积比为6:1:1的同分异构体的结构简式为 。在所有的同分异构体(不考虑立体异构)中,含有手性碳原子的异构体有 种。
20.回答下列问题:
(1)下列分子中若有手性原子,请用“*”标出其手性碳原子 。
(2)试比较下列含氧酸的酸性强弱(填“>”、“<”或“=”):H2SO4 H2SO3;HClO3 HClO4;
(3)NaBrO、NaBrO2、NaBrO3、NaBrO4四种钠盐中,Br的杂化方式均为 ;
(4)H2O的沸点(100℃)比H2S的沸点(-61℃)高,这是由于 ;H2O比H2S更稳定,这是由于 。
(5)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,下图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为 ,该功能陶瓷的化学式为 。
参考答案:
1.D
【详解】A.分子中不含碳碳双键,不能与溴发生加成反应,A错误;
B.由于醇羟基邻位碳原子上没有氢原子,则与浓硫酸混合加热,不能发生消去反应,B错误;
C.有机物水解可生成酚羟基、羧基和HCl,都能与NaOH反应,则1molA与足量的NaOH溶液反应,最多可以消耗4molNaOH,C错误;
D.该有机物中 仅有“*”处一个手性碳原子,D正确;
故选D。
2.B
【详解】A.X含有溴原子,在氢氧化钠的水溶液条件下加热发生的是取代反应(水解反应),在氢氧化钠的醇溶液条件下,加热,发生的是消去反应,选项A错误;
B.Y中含有两个酚羟基,1mol化合物Y与Br2反应,最多消耗4mol Br2,选项B正确;
C.酚类物质遇氯化铁溶液显紫色,X中不含酚羟基,Y中含有酚羟基,可以用FeCl3区分,选项C错误;
D.手性碳原子指连有四个不同的原子或原子团的饱和碳原子,Y中两个与苯环直接相连的碳原子连有4个不同的原子或原子团,此碳原子是手性碳原子,选项D错误;
答案选B。
3.D
【详解】A. X分子中含有氮原子,与其它3个原子以3根单键相结合呈三角锥形、分子内有单键碳原子是四面体结构,故分子内所有原子不可能在同一平面上,故A错误;
B.Y分子中有一个碳原子分别连有不等同的氮原子、苯环和氢原子,故该碳原子为手性碳原子,故B错误;
C. X和Y中均含酚羟基,故不能用FeCl3溶液鉴别,故C错误;
D.X和Y中均含酚羟基,均能使酸性KMnO4溶液褪色,故D正确;
故答案选D。
4.B
【详解】A.如图:绿原酸分子()中含有4个手性碳原子,故A错误;
B.聚酯纤维()的单体是对苯二甲酸()和乙二醇(HOCH2CH2OH),羧基提供羟基,醇脱氢,故B正确;
C.酸性:苯甲酸>苯酚>苯甲醇,与金属钠反应放出氢气的速率:苯甲酸>苯酚>苯甲醇,故C错误;
D.1mol酚与1mol酸形成的酯在水解时要消耗2molNaOH,1 mol A分子()与足量NaOH溶液反应,最多可消耗4n mol NaOH,故D错误;
故选B。
5.B
【详解】1个碳原子分别连有4个不同的原子或原子团为手性碳原子,如图,*号标记的为手性碳原子,共有6个;
答案选B。
6.C
【详解】连4个不同原子或原子团的C为手性碳原子,含有手性碳原子的分子为手性分子,甘氨酸(NH2CH2COOH)、氯仿(CHCl3)、丙醛(CH3CH2CHO)均不含有手性碳原子,不属于手性分子,乳酸[CH3CH(OH)COOH]中连接甲基、羟基、羧基的碳是手性碳原子,属于手性分子;
故选C。
7.D
【详解】A. 分子中有1个手性碳原子(*号标出),故A错误;
B.该分子苯环中有1个大π键,碳氧双键中有1个π键,故B错误;
C.布洛芬防止中烃基较大,不易溶于水,故C错误;
D.该分子苯环中的碳原子、羧基中的碳原子采用sp2杂化,单键碳原子采用sp3杂化,杂化轨道类型有2种,故D正确;
选D。
8.A
【详解】A.根据A的结构可知A的分子式为C10H14O3,故A错误;
B.化合物B中含有羧基,有酸性,含有氨基,有碱性,所以化合物B是一个两性分子,故B正确;
C.连有4个不同原子或原子团的碳原子是手性碳原子。化合物C中连羟基的碳原子和连甲基的碳原子都是手性碳原子,存在多种光学异构体,故C正确;
D.反应是A中的五元环上左下角的碳氧双键断开其中的π键,最左边甲基上的一个碳氢键断裂,氢原子和氧原子相连形成羟基,碳原子和碳原子相连成六元环,该反应属于加成反应,故D正确;
故选A。
9.B
【详解】A.乳酸分子中只有与羟基相连的碳原子是手性碳原子,只有1个,A错误。
B.吸电子基团越强越多的,酸性越强,氟的电负性最大,吸电子能力强,所以三氟乙酸的酸性是最强的,其次是氯乙酸,乙酸没有吸电子基团,酸性比三氯乙酸弱,B正确;
C.两化合物均为离子化合物,但没有共价键存在,C错误;
D.易形成分子内氢键,而易形成分子间氢键,形成分子间氢键的物质沸点大于形成分子内氢键,D错误;
故选B。
10.D
【详解】A.五味子丙素能发生取代、燃烧氧化、苯环加氢还原、苯环可发生加成反应,故A正确;
B.苯环共面,分子中所有氧原子相当于取代苯环上的氢,故一定共面,故B正确;
C.1mol五味子丙素分子中含有2mol手性碳原子,故C正确;
D.五味子丙素呈对称结构,一溴代物有6种:,故D错误;
故选D。
11.
【解析】略
12.(1)C(CH3)4
(2) (CH3)2C=C(CH3)2 CH3C≡CCH3
(3)8
(4)
(5) C20H14O4 0 19
【详解】(1)戊烷的某种同分异构体只有一种一氯代物,即只含一种环境的氢原子,则分子中的氢原子应均为连接同一碳原子的甲基上的氢,所以结构简式为C(CH3)4。
(2)分子式为C6H12的烃不饱和度为1,其所有碳原子都在同一平面上,所以应含有碳碳双键,且两个甲基分别连接双键上的碳原子,结构简式为(CH3)2C=C(CH3)2;分子式为C4H6的烃,不饱和度为2,所有的碳原子都在同一条直线上,应含有碳碳三键,结构简式为CH3C=CCH3。
(3)C3H4ClBr是C3H6中的两个氢原子被其他原子取代产生的,两个卤素原子可以在同一个碳原子上,也可以在不同的碳原子上。该物质可能的结构有CH2=CH-CHClBr、CClBr=CH-CH3、CHCl=CBr-CH3、CHCl=CH-CH2Br、CHBr=CCl-CH3、CHBr=CH-CH2Cl、CH2=CCl-CH2Br、CH2=CBr-CH2Cl,共有8种不同的结构。
(4)分子式为C8H10的芳香烃,则其侧链为两个-CH3或一个-C2H5;其一氯代物只有一种,所以有两个处于对位的甲基,结构简式为 。
(5)①酚酞的分子式为C20H14O4。
②有机物中连接在碳原子周围的4个原子或原子团都不相同的为手性碳原子,故酚酞分子中的手性碳原子个数为0;在酚酞分子中包含3个苯环,苯环上的碳原子都是不饱和碳原子,而羰基中的碳原子也是不饱和的,故共含19个不饱和碳原子。
13.(1) 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 1s22s22p6
(2) 分子内的O-H键>H2O分子之间的氢键>分子间的范德华力 可形成分子间氢键,使其沸点升高,形成分子内氢键,使其沸点降低
(3) 正四面体 sp3 109°28′
(4) 不是手性分子
【详解】(1)Fe为26号元素,根据构造原理可知,基态铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2,Mg为12号元素,根据构造原理可知,Mg2+的电子排布式为1s22s22p6。
(2)化学键比分子间作用力强的多,氢键是一种特殊的分子间作用力,比分子间的范德华力强,故H2O分子内的O-H键、分子间的范德华力和H2O分子之间的氢键从强到弱的顺序为分子内的O-H键>H2O分子之间的氢键>分子间的范德华力。的沸点比高的原因是可形成分子间氢键,使其沸点升高,形成分子内氢键,使其沸点降低。
(3)CCl4分子的中心原子C原子的σ键电子对数为4,孤电子对数为,则其空间构型为正四面体,中心原子成键时采取的杂化轨道类型为sp3,分子中共价键的键角为109°28′。
(4)手性碳原子是指连接四个不一样的原子或原子团的碳原子,为手性分子,手性碳原子如图所示。不含有手性碳原子,不是手性分子。
14. 1∶1 无 低于 前者形成分子内氢键,而后者形成分子间氢键
【详解】(1)二氧化碳的分子结构为O=C=C,每个分子中含有2个σ键和2个π键,所以σ键与π键的个数比为1∶1;
(2)手性碳原子所连接的四个基团要是不同的,故乙烷的二溴代物中无手性分子;
(3)邻羟基苯甲酸含有分子内氢键,而对羟基苯甲酸含有分子间氢键,分子间氢键作用力较强,沸点较高,则邻羟基苯甲酸的沸点高于对羟基苯甲酸。
15.(1)2,3,3-三甲基戊烷
(2) < 氯的电负性大于碳,碳的电负性大于氢,导致CICH2COOH羧基中羟基的极性更大,更易电离出氢离子,酸性更强,所以Ka1(3) C14H16O3NF 酯基 AD
(4) C AB
【详解】(1),主链上有5个碳原子,从靠近支链的一端给主链编号,即从右侧给主链编号,2号碳上有1个甲基,3号碳上有2个甲基,则该烷烃的系统命名为2,3,3-三甲基戊烷;
(2)氯的电负性大于碳,碳的电负性大于氢,导致CICH2COOH羧基中羟基的极性更大,更易电离出氢离子,酸性更强,所以Ka1(3)Z的分子式为C14H16O3NF;X中含氧官能团的名称为酯基;
A.芳香经只含有碳、氢两种元素,X中除含有碳、氢元素外,还含有氧、氟元素,则X不属于芳香经,选项A错误;
B.Y、Z均含有2个手性碳原子,如图示中“*”标注的碳原子: ,选项B正确;
C.碳碳双键中的键比键能量低,更容易断裂,则X→Y过程中,X中碳碳双键的键发生断裂发生加成反应,选项C正确;
D.X分子中含有饱和碳原子,饱和碳原子与其相连的4个原子形成四面体结构,则X分子中所有原子不可能共平面,选项D错误;
答案选AD;
(4)已知C原子在有机物中需形成4个共价键,O需形成2个共价键,H能形成1个共价键,结合题干有机物球棍模型二者,该有机物的结构简式为CH2=C(CH3)COOH;该有机物的化学式为:C4H6O2,分子式相同而结构不同的物质才互为同分异构体;
A.的分子式为C4H6O2,结构与题干物质不相同,则互为同分异构体;
B.的分子式为C4H6O2,结构与题干物质不相同,则互为同分异构体;
C.的分子式为C5H8O2,分子式不同,则不互为同分异构体,分子结构相似,分子组成上相差1个CH2,为同系物;
D.的分子式为C4H8O2,分子式不同,则不互为同分异构体,分子组成上相差2个H,不互为同系物;
综上,互为同系物的为C;互为同分异构体的为 AB。
16.(1)3d14s2
(2) +7 第四周期ⅦB族
(3)有;
(4)①③④⑦
(5) < >
【详解】(1)某元素原子共有3个价电子,其中一个价电子位于第三能层d轨道,由构造原理可知4s先于3d填充电子,因此剩余的两个价电子为4s2,所以该元素价电子排布式为3d14s2;
(2)外围电子排布式为3d54s2的原子是Mn,其原子结构示意图为 ,其最高正价为+7价;其在元素周期表中的位置为第四周期ⅦB族;
(3)与羟基相连的碳原子连接的4个基团均不相同,属于手性碳原子;
(4)①CO2直线形结构,属于非极性分子;②NH3是三角锥形,是极性分子;③CCl4是正四面体型,是非极性分子;④BF3是平面三角形,是非极性分子;⑤H2O是V形,是极性分子;⑥SO2是V形,是极性分子;⑦SO3是平面三角形,是非极性分子;⑧PCl3是三角锥形,是极性分子,因此属于非极性分子的是①③④⑦;
(5)含氧酸的酸性可根据非羟基氧的个数来判断,一般来说非羟基氧个数越多,酸性越强。氯酸分子中非羟基氧原子个数小于高氯酸中非羟基氧原子个数,因此氯酸的酸性小于高氯酸;同理磷酸的酸性强于亚磷酸。
【点睛】正电中心和负电中心重合的分子是非极性分子,正电中心和负电中心不重合的分子是极性分子,注意分子中的中心原子的最外层电子若全部成键,此分子一般为非极性分子;分子中的中心原子的最外层电子若未全部成键,此分子一般为极性分子。如CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键,它们都是非极性分子;而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键,它们都是极性分子。
17.(1)或
(2)
(3)或或
【详解】(1)只有一种一氯代物,说明只有等效氢的种类只有一种,其结构可能是或;
(2)碳原子连接四个不同基团的碳是手性碳,则有一个手性C原子的结构为;
(3)碳碳双键的两个不饱和碳原子分子连接两个不同的原子或基团,此烯烃存在顺反异构,则存在存在顺反异构的烯烃为或或。
18. C=C的键能<2C-C,说明π键易断裂,而δ键不易断裂 241 [Cu(H2O)4]2++4NH3=[Cu(NH3)4]2++4H2O NF3分子中氟原子电负性强,吸电子,使氮原子上的孤对电子难于与Cu2+形成配位键
【详解】(1)根据化学键的键能数据可知,C=C的键能<2C-C,说明π键易断裂,而δ键不易断裂故烯烃易发生加成反应而烷烃不能;
(2)反应热=反应物总键能-生成物总键能,则反应 2H2 + O2 =2H2O △H=2mol×436kJ/mol+1mol×498kJ/mol-4mol×463kJ/mol =-482kJ/mol,每生成 1 mol H2O 所放出的热量为241kJ;
(3)若某有机物的结构简式如下: ,一定条件下与HCl发生加成反应后可能生成两种互为同分异构体的物质,分别为2,3-二氯戊烷和3,3-二氯戊烷,其中属于手性分子的物质为2,3-二氯戊烷,其结构简式为:;
(4)将白色的无水CuSO4溶解于H2O中,溶液呈蓝色,是因为生成了一种呈蓝色的配合离子,其结构简式为:;生成此配合离子的离子方程式为:[Cu(H2O)4]2++4NH3=[Cu(NH3)4]2++4H2O;NF3分子中氟原子电负性强,吸引孤对电子能力强,使得氮原子上的孤对电子难于与Cu2+形成配位键。
19. 7 4
【详解】B中具有、—OH且不与NaHCO3反应,即不含羧基的同分异构体(不考虑B)有、、、、、 、共7种,其中核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积比为6:1:1的同分异构体的结构简式为,在所有的同分异构体(不考虑立体异构)中,含有手性碳原子的异构体有(标有“*”为手性C原子) 、、、共4种;答案为7;;4。
20.(1)
(2) > <
(3)sp3杂化
(4) 水分子之间存在氢键 O的半径小于S,O-H键的键长短,键能大
(5) 2 BN
【详解】(1)手性碳原子是连接4共个不同的原子或原子团的C原子。在上述物质中含有手性碳原子的用“※”标注为: ;
(2)同一元素的含氧酸,该元素的化合价越高,对应的含氧酸的酸性越强,故酸性:H2SO4>H2SO3;HClO3<HClO4;
(3)Br原子最外层有7个电子,与其它元素的原子形成1个共用电子对,就达到最外层8个电子的稳定结构,使其最外层有4个电子对,故上述物质中Br原子均采用sp3杂化类型;
(4)O、S是同一主族元素,二者形成的化合物H2O、H2S结构相似,都是由分子通过分子间作用力结合形成晶体,但由于水分子之间存在氢键,导致物质分子之间的吸引力增强,破坏作用力使物质气化需要消耗的能量高,因而H2O的沸点比H2S的高;
由于原子半径:O<S,导致键长:H—O<H—S,键能:H—O>H—S,所以物质的稳定性:H2O>H2S;
(5)B的原子半径比N大,因而结构示意图中大球代表B原子,B原子个数=1+8×=2;N原子个数=1+4×=2;该晶胞中N、原子和B原子个数之比=2 :2=1:1,所以其化学式为BN。
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