Question

【題目】科學家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉化和利用。

（1）O原子核外電子的運動狀態(tài)有____種。

（2）CH4和CO2所含的三種元素電負性從小到大的順序為____。

（3）下列關于CH4和CO2的說法正確的是____(填序號)。

a.固態(tài)CO2屬于分子晶體，在晶體中一個CO2分子周圍有12個緊鄰的CO2分子

b.CH4分子中含有極性共價鍵，是極性分子

c.因為碳氫鍵鍵能小于碳氧鍵，所以CH4熔點低于CO2

d.CH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp

（4）在Ni基催化劑作用下，CH4和CO2反應可獲得化工原料CO和H2

①基態(tài)Ni原子的電子排布式為____，該元素位于元素周期表的第____周期____族。

②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4，1mol Ni(CO)4中含有____mol σ鍵。

（5）一定條件下，CH4和CO2都能與H2O形成籠狀結構(如圖所示)的水合物晶體，其相關參數見下表。CH4與H2O形成的水合物俗稱“可燃冰”。

①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是____。

②為開采深海海底的“可燃冰”，有科學家提出用CO2置換CH4的設想。已知圖中籠狀結構的空腔直徑為0.586nm，根據上述圖表，從物質結構及性質的角度分析，該設想的依據是____。

Answer 1

【答案】8 H、C、O a、d 1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 四 Ⅷ 8 氫鍵、范德華力 CO2的分子直徑小于籠狀結構空腔直徑，且與H2O的結合能大于CH4

【解析】

（1）一個原子中不存在兩個運動狀態(tài)完全相同的電子， 所以有多少個電子,就有多少電子運動狀態(tài) ；

（2）元素的非金屬性越強，其電負性越大；
（3）依據二氧化碳和甲烷的結構以及性質回答；
（4）①Ni為28號元素；
②該配合物的配離子中Ni原子和C原子、CO分子中C原子和O原子之間都存在σ鍵；
（5）①可燃冰中存在水分子，水分子中存在分子間作用力和氫鍵；
②依據表格得出二氧化碳的分子直徑小于0.586nm，且與水的結合能力為29.91大于16.40，據此解答即可．

（1）O原子核外有8個電子，每個電子運動狀態(tài)都不同，故答案為：8；

（2）電負性可以依據周期表判斷， 同周期自左向右,非金屬性增強即電負性增強；同族元素,自上而下非金屬性減弱即電負性減小，故CH4和CO2所含的三種元素電負性從小到大的順序為H、C、O；

（3）依據二氧化碳和甲烷的結構以及性質回答；

a.固態(tài)CO2屬于分子晶體，由其晶胞結構可知，在晶體中一個CO2分子周圍有12個緊鄰的CO2分子，a正確；

b.CH4分子中含有極性共價鍵，但CH4正負電荷重心重合，是非極性分子，b錯誤；

c. CH4和CO2是分子晶體，不能根據鍵能比較它們的熔點，c錯誤；

d. CH4的C原子的價層電子對數為4，屬于sp3雜化，CO2分子中碳原子的價層電子對數為2，雜化類型sp，d正確；

故選a、d；

（4）①Ni為28號元素，基態(tài)Ni原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2，該元素位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族；

②正四面體形的配合物Ni(CO)4中Ni原子和C原子、CO分子中C原子和O原子之間都存在σ鍵，故1mol Ni(CO)4中含有8mol σ鍵；

（5）①可燃冰中存在水分子，水分子中存在分子間作用力和氫鍵，“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是氫鍵、范德華力；

②已知圖中籠狀結構的空腔直徑為0.586nm，依據表格得出二氧化碳的分子直徑小于0.586nm，且與水的結合能力為29.91大于16.40，故從物質結構及性質的角度分析，科學家用CO2置換CH4的設想的依據是CO2的分子直徑小于籠狀結構空腔直徑，且與H2O的結合能大于CH4。