第十一章第二節1．某催化劑中含有的活性組分為Ni、Cu和Zn的化合物，可用于二氧化碳加氫制取甲醚。甲醚是乙醇的同分異構體，其熔點為－141.5℃，沸點為－24.9℃，在加熱條件下可分解成甲烷、(1)乙醇的沸點比甲醚高，其主要原因是______________________________________。(2)甲醛分子中碳原子軌道的雜化類型為___________________________。(3)儲氫材料化合物A是乙烷的等電子體，其相對分子質量為30.8，且A是由第二周期兩種氫化物形成的化合物。加熱A會緩慢釋放氫氣，同時A轉化為化合物B，B是乙烯的等電子體。化合物A的結構式為______________(若含有配位鍵，要求用箭頭表示)，1mol化合物B中σ鍵的數目是________________。【答案】(1)乙醇分子間有氫鍵(2)sp2(3)5NA【解析】(2)甲醛的結構式為，為平面結構，碳原子采取sp2雜化。(3)乙烷(C2H6)為8原子，價電子總數為14，根據相對分子質量為30.8，則A應為BNH6，其結構式為，加熱時，根據信息除生成H2外，還應轉化為所以1mol該化合物中含有5NAσ鍵。2．原子形成化合物時，電子云間的相互作用對物質的結構和性質會產生影響。請回答下列問題：(1)BF3分子的立體結構為__________，NF3分子的立體結構為__________。(2)碳原子有4個價電子，在形成化合物時價電子均參與成鍵，但雜化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四種分子中，碳原子采取sp雜化的分子是____________(寫結構簡式，下同)，采取sp2雜化的分子是__________，采取sp3雜化的分子是____________。試寫出一種有機物分子的結構簡式，要求同時含有三種不同雜化方式的碳原子：_________。(3)已知H2O、NH3、CH4三種分子中，鍵角由大到小的順序是CH4>NH3>H2O，請分析可能的原因是______________________________________________________。(4)由于電荷的作用，陰、陽離子形成化合物時離子的電子云會發生變化，使離子鍵逐漸向共價鍵過渡。陽離子電荷數越多，陰離子半徑越大時，電子云變化越大，導致所形成的化合物在水中的溶解度越小。由此可知，四種鹵化銀(AgF、AgCl、AgBr和AgI)在水中的溶解度由大到小的順序為___________________________________________。【答案】(1)平面三角形三角錐形(2)CH≡CHCH2=CH2、CH3CH3(其他合理答案均可)(3)CH4分子中的C原子沒有孤電子對，NH3分子中N原子上有1對孤電子對，H2O分子中O原子上有2對孤電子對，孤電子對數增多對成鍵電子對的排斥作用增大，故鍵角逐漸減小(4)AgF>AgCl>AgBr>AgI【解析】(1)BF3分子中的B原子采取sp2雜化，所以其分子的立體結構為平面三角形；NF3分子中的N原子采取sp3雜化，其中一個雜化軌道中存在一對孤電子對，所以其分子的立體結構為三角錐形。(2)乙烷分子中的碳原子采取sp3雜化，乙烯、苯分子中的碳原子均采取sp2雜化，乙炔分子中的碳原子采取sp雜化，同時含有三種不同雜化方式的碳原子的有機物分子中應該同時含有烷基(或環烷基)、碳碳雙鍵(或苯環)和碳碳三鍵。3．以天然氣(主要成分是CH4)為原料經合成氣(主要成分為CO、H2)制化學品，是目前天然氣轉化利用的主要技術路線。而采用渣油、煤、焦炭為原料制取合成氣，常因含羰基鐵[Fe(CO)5]等而導致以合成氣為原料合成甲醇和合成氨等生產過程中的催化劑產生中毒。請回答下列問題：(1)[Fe(CO)5]中鐵的化合價為0，寫出鐵原子的基態電子排布式：___________。(2)與CO互為等電子體的分子和離子分別為______和________(各舉一種即可，填化學式)，CO分子的電子式為________，CO分子的結構式可表示成_______________________。(3)在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3雜化的分子有__________，CH3OH的熔、沸點比CH4高，其主要原因是____________________________。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2(2)N2CN－(或)(3)CH4、CH3OHCH3OH分子有極性，同時分子之間還存在著氫鍵4．W、M、X、Y、Z是周期表前36號元素中的四種常見元素，其原子序數依次增大。W的一種核素在考古時常用來鑒定一些文物的年代；M的氧化物是導致酸雨的主要物質之一；X的某一種單質在高空大氣層中保護人類免遭太陽光中紫外線的強烈侵襲；Y的基態原子核外有6個原子軌道處于半充滿狀態；Z能形成紅色的Z2O和黑色的ZO兩種氧化物。(1)Y3＋基態電子排布式可表示為____________________。(2)MXeq\o\al(－,3)的空間構型是________(用文字描述)。(3)M可形成多種氫化物，其中MH3的堿性強于M2H4的原因是______________。(4)根據等電子原理，WX分子的結構式為_______________________________________。(5)1molWX2中含有的σ鍵數目為________。(6)H2X分子中X原子軌道的雜化類型為________。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3(2)平面正三角形(3)N2H4分子中N為－2價，而NH3分子中N為－3價，電負性更大，導致N原子的孤電子對更易提供出來與H＋結合(4)C≡O(或)(5)2NA(6)sp3雜化【解析】W的一種核素在考古時常用來鑒定一些文物的年代，故W為C元素；M的氧化物是導致酸雨的主要物質之一，則M為N元素或S元素；X的某一種單質在高空大氣層中保護人類免遭太陽光中紫外線的強烈侵襲，則X是O元素，故M為N元素；Y的基態原子核外有6個原子軌道處于半充滿狀態，則Y的價電子排布為3d54s1，故Y為Cr元素，Z能形成紅色的Z2O和黑色的ZO兩種氧化物，故Z為Cu元素。(1)NOeq\o\al(－,3)中，N的σ鍵數為3，孤電子對數為(5＋1－3×2)/2＝0，所以其空間構型為平面正三角形。(6)H2O分子中，O的σ鍵數為2，孤電子對數為(6－2)/2＝2，故H2X分子中X原子軌道的雜化類型為sp3雜化。5．A、B、C、D、E、F、G均是原子序數小于36的元素。A的基態原子外圍電子排布式為3s2；B原子的L電子層的p能級上有一個空軌道；C元素的基態原子最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子；D原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其他電子的自旋方向相反；E是海水中除氫、氧元素外含量最高的元素；F和G在周期表中既處于同一周期又位于同一族，且原子序數F比G小2。根據信息回答下列問題：(1)C的外圍電子排布圖為___________________。C與氫元素可分別形成含10個電子的分子、陰離子和陽離子，陽離子中中心原子的雜化類型為________；分子的VSEPR模型名稱為________；陰離子的立體構型為________。(2)G的價電子排布式為________。用電子式表示化合物AE2的形成過程：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)F與BD易形成配合物F(BD)5，在F(BD)5中F的化合價為________；與BD分子互為等電子體的分子和離子分別為________和________(填化學式)。(4)E有多種含氧酸根離子：①EO－、②EOeq\o\al(－,2)、③EOeq\o\al(－,3)、④EOeq\o\al(－,4)，其中空間構型為四面體形的是________(填序號)。(5)B、C、D、E原子相互化合形成的分子有多種，請列舉兩種分子內所有原子都滿足最外層達8電子穩定結構的分子：____________________________(寫分子式)。【答案】(1)sp3正四面體形V形(2)3d84s2(3)0價N2CN－(4)④(5)CO2、NCl3、CCl4、COCl2、N≡C—C≡N等中的任意2個【解析】A的基態原子外圍電子排布式為3s