Question

由CO與H₂催化合成甲醇是生物質(zhì)能利用的方法之一．
（1）上述反應(yīng)的催化劑常用第四周期兩種金屬元素的化合物，其中一種元素的原子L層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為4：1，d軌道中的電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為5：1，它的元素符號(hào)為______，其+2價(jià)離子的核外電子排布式是______．
（2）根據(jù)等電子原理，寫出CO分子的結(jié)構(gòu)式______．
（3）甲醇催化氧化可得到甲醛．
①甲醇的沸點(diǎn)比甲醛的高，其主要原因是______；
②甲醛分子中碳原子軌道的雜化類型為______．甲醛分子的空間構(gòu)型是______； 1mol甲醛分子中σ鍵的數(shù)目為______．
（4）上述反應(yīng)的催化劑另一種是銅元素的化合物．已知銅的重要化合物膽礬CuSO₄?5H₂O可寫成[Cu（H₂O）₄]SO₄?H₂O，其結(jié)構(gòu)示意圖如：下列說(shuō)法正確的是______（填字母）．
A．在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，所有氧原子都采用sp³雜化
B．在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，存在配位鍵、共價(jià)鍵和離子鍵
C．膽礬是分子晶體，分子間存在氫鍵
D．膽礬中的水在不同溫度下會(huì)分步失去．

Answer 1

【答案】分析：（1）L層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為4：1，d軌道中的電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為5：1，該元素位于第四周期可知該元素為Zn，根據(jù)鋅的原子序數(shù)和構(gòu)造原理來(lái)書寫基態(tài)Zn原子的核外電子排布式；
（2）根據(jù)等電子原理來(lái)書寫CO的結(jié)構(gòu)式；
（3）①利用氫鍵來(lái)解釋物質(zhì)的沸點(diǎn)；
②利用甲醛中的成鍵來(lái)分析碳原子的雜化類型；利用雜化類型來(lái)分析空間結(jié)構(gòu)，并利用判斷σ鍵的規(guī)律來(lái)分析σ鍵數(shù)目；
（4）根據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖中氧原子是否都是飽和氧原子，存在O→Cu配位鍵，H-O、S-O共價(jià)鍵和Cu、O離子鍵，膽礬屬于離子晶體以及膽礬晶體中水兩類，一類是形成配體的水分子，一類是形成氫鍵的水分子等角度分析．
解答：解：（1）L層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為4：1，L層不是最外層電子數(shù)為8，那么最外層電子數(shù)為2．d軌道中的電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為5：1，說(shuō)明d軌道中的電子數(shù)為10．該元素位于第四周期可知該元素為Zn，故答案為：Zn；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰．
（2）依據(jù)等電子原理，可知CO與N₂為等電子體，N₂分子的結(jié)構(gòu)式為N≡N，互為等電子體分子的結(jié)構(gòu)相似，則CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，故答案為：C≡O(shè)；
（3）①甲醇分子之間形成了分子間氫鍵，甲醛分子間只是分子間作用力，而沒(méi)有形成氫鍵，故甲醇的沸點(diǎn)高；故答案為：甲醇分子之間形成氫鍵；
②甲醛分子中含有碳氧雙鍵，共有3個(gè)σ鍵，則碳原子軌道的雜化類型為sp²雜化；因甲醛中碳原子采取sp²雜化，則分子的空間構(gòu)型為平面三角形；1mol甲醛分子中含有2mol碳?xì)洇益I，1mol碳氧σ鍵，故含有σ鍵的數(shù)目為3N_A；
故答案為：sp²雜化；平面三角形；3N_A；
（4）A．氧原子并不都是sp3雜化，該結(jié)構(gòu)中的氧原子部分飽和，部分不飽和，雜化方式不同．從現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論出發(fā)，硫酸根離子中S和非羥基O之間除了形成1個(gè)σ鍵之外，還形成了反饋π鍵．形成π鍵的電子不能處于雜化軌道上，O必須保留未經(jīng)雜化的p軌道，就不可能是sp3雜化，故A錯(cuò)誤；
B．在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，存在O→Cu配位鍵，H-O、S-O共價(jià)鍵和Cu、O離子鍵，故B正確；
C．膽礬是五水硫酸銅，膽礬是由水合銅離子及硫酸根離子構(gòu)成的，屬于離子晶體，故C錯(cuò)誤；
D．由于膽礬晶體中水兩類，一類是形成配體的水分子，一類是形成氫鍵的水分子，結(jié)合上有著不同，因此受熱時(shí)也會(huì)因溫度不同而得到不同的產(chǎn)物，故D正確．
故選BD．
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查核外電子排布式、等電子體原理、分子間作用力、雜化軌道、共價(jià)鍵類型、分子的平面構(gòu)型，注重了對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)中常考考點(diǎn)的綜合，學(xué)生易錯(cuò)點(diǎn)在電子排布中3d與4s的書寫上及雜化類型的判斷上．