Question

15．（1）科學(xué)家正在研究溫室氣體CH₄和CO₂的轉(zhuǎn)化和利用．
①CH₄和CO₂所含的三種元素電負(fù)性從小到大的順序?yàn)镠＜C＜O．
②下列關(guān)于CH₄和CO₂的說(shuō)法正確的是ad（填序號(hào)）．
a．固態(tài)CO₂屬于分子晶體
b．CH₄分子中含有極性共價(jià)鍵，是極性分子
c．因?yàn)樘細(xì)滏I鍵能小于碳氧鍵，所以CH₄熔點(diǎn)低于CO₂
d．CH₄和CO₂分子中碳原子的雜化類型分別是sp³和sp
③在Ni基催化劑作用下，CH₄和CO₂反應(yīng)可獲得化工原料CO和H₂．
a．基態(tài)Ni原子的電子排布式為[Ar]3d⁸4s²，該元素位于元素周期表的第VIII族．
b．Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni（CO）₄，1mol Ni（CO）₄中含有8molσ鍵．
（2）早期發(fā)現(xiàn)的一種天然準(zhǔn)晶顆粒由三種Al、Cu、Fe元素組成．回答下列問(wèn)題：
①新制備的氫氧化銅可將乙醛氧化為乙酸，而自身還原成氧化亞銅，乙醛中碳原子的雜化軌道類型為sp³、sp²；一摩爾乙醛分子中含有的σ鍵的數(shù)目為：6N_A．乙酸的沸點(diǎn)明顯高于乙醛，其主要原因是：CH₃COOH的相對(duì)分子質(zhì)量大于乙醛并且醋酸存在分子間氫鍵．
②鋁單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞邊長(zhǎng)a=0.405nm，晶胞中鋁原子的配位數(shù)為12．列式表示鋁的晶胞密度$\frac{4×27}{{N}_{A}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3（不必計(jì)算出結(jié)果） 
③含有NaOH的Cu（OH）₂懸濁液可用于檢驗(yàn)醛基，也可用于和葡萄糖反應(yīng)制備納米Cu₂O．
a．Cu⁺基態(tài)核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰
b．寫(xiě)出與OH^-互為等電子體的一種分子為HF（填化學(xué)式）．
c．銅晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，銅晶體中每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目為12．

Answer 1

分析 （1）①元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大；
②依據(jù)二氧化碳和甲烷的結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)回答；
③a．Ni為28號(hào)元素；
b．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；
（2）①乙醛中甲基上的C采取sp³雜化類型，醛基中的C采取sp²雜化類型；1個(gè)乙醛分子含有6個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵；乙酸分子間可形成氫鍵導(dǎo)致沸點(diǎn)較高；
②在Al晶體的一個(gè)晶胞中與它距離相等且最近的Al原子在通過(guò)這個(gè)頂點(diǎn)的三個(gè)面心上，面心占$\frac{1}{2}$，通過(guò)一個(gè)頂點(diǎn)可形成8個(gè)晶胞；
③a．Cu⁺核外有28個(gè)電子，Cu原子失去1個(gè)電子生成Cu⁺，失去的電子數(shù)是其最外層電子數(shù)，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)Cu⁺基態(tài)核外電子排布式；
b．原子個(gè)數(shù)相等、價(jià)電子數(shù)相等的微�；�為等電子體，等電子體的結(jié)構(gòu)相似；
c．銅晶體中每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目=3×8×$\frac{1}{2}$．

解答 解：（1）①元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大，由于非金屬性O(shè)＞C＞H，故電負(fù)性H＜C＜O；
故答案為：H＜C＜O；
②a、二氧化碳屬于分子晶體，故a正確；
b、甲烷中含有極性共價(jià)鍵，但是正四面體結(jié)構(gòu)，屬于非極性分子，故b錯(cuò)誤；
c、二氧化碳熔點(diǎn)高，原因是C與O形成2對(duì)共價(jià)鍵，故c錯(cuò)誤；
d、甲烷為正四面體形，C原子含有4個(gè)σ鍵，無(wú)孤電子對(duì)，采取sp³雜化，二氧化碳為直線形，碳氧雙鍵中有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，因此C原子采取sp雜化，故d正確，
故答案為：ad；
③a．Ni為28號(hào)元素，基態(tài)Ni原子的電子排布式為[Ar]3d⁸4s²，處于元素周期表中第四周期第VⅢ族，故答案為：[Ar]3d⁸4s²；VⅢ；
b．該配合物的配離子中Ni原子和C原子之間有4個(gè)σ鍵，CO分子中C和O之間存在1個(gè)σ鍵，1個(gè)π鍵，1個(gè)配位鍵，因此4個(gè)CO有4個(gè)σ鍵，故1mol Ni（CO）₄中含有8molσ鍵，故答案為：8；
（2）①乙醛中甲基上的C形成4條σ鍵，無(wú)孤電子對(duì)，因此采取sp³雜化類型，醛基中的C形成3條σ鍵和1條π鍵，無(wú)孤電子對(duì)，采取sp²雜化類型；1個(gè)乙醛分子含有6個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，則1mol乙醛含有6molσ鍵，即6N_A個(gè)σ鍵；乙酸分子間可形成氫鍵，乙醛不能形成氫鍵，所以乙酸的沸點(diǎn)高于乙醛；
故答案為：sp³、sp²；6N_A；CH₃COOH的相對(duì)分子質(zhì)量大于乙醛并且醋酸存在分子間氫鍵；
②在Al晶體的一個(gè)晶胞中與它距離相等且最近的Al原子在通過(guò)這個(gè)頂點(diǎn)的三個(gè)面心上，面心占$\frac{1}{2}$，通過(guò)一個(gè)頂點(diǎn)可形成8個(gè)晶胞，因此該晶胞中鋁原子的配位數(shù)為8×3×$\frac{1}{2}$=12；一個(gè)晶胞中Al原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，因此Al的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{4×27}{{N}_{A}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：12；$\frac{4×27}{{N}_{A}×（0.405×1{0}^{-7}）^{3}}$；
③a．Cu⁺核外有28個(gè)電子，Cu原子失去1個(gè)電子生成Cu⁺，失去的電子數(shù)是其最外層電子數(shù)，根據(jù)構(gòu)造原理知Cu⁺基態(tài)核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰ ，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰ ；
b．原子個(gè)數(shù)相等、價(jià)電子數(shù)相等的微�；�為等電子體，與OH^-互為等電子體的一種分子為HF，
故答案為：HF；
c．銅晶體中每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目=3×8×$\frac{1}{2}$=12，
故答案為：12．

點(diǎn)評(píng) 本題考查晶胞計(jì)算等，涉及晶體的性質(zhì)、原子核外電子排布規(guī)律、共價(jià)鍵類型、氫鍵、雜化類型、配位數(shù)及密度的計(jì)算，綜合性非常強(qiáng)，題目難度中等，其中晶胞配位數(shù)以及密度的計(jì)算是本題的難點(diǎn)．