Question

【題目】科學(xué)家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉(zhuǎn)化和利用。

（1）O原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有____種。

（2）CH4和CO2所含的三種元素電負(fù)性從小到大的順序?yàn)?/span>____。

（3）下列關(guān)于CH4和CO2的說(shuō)法正確的是____(填序號(hào))。

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

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

（4）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

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(jié)構(gòu)(如圖所示)的水合物晶體，其相關(guān)參數(shù)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(xué)家提出用CO2置換CH4的設(shè)想。已知圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586nm，根據(jù)上述圖表，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析，該設(shè)想的依據(jù)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(jié)構(gòu)空腔直徑，且與H2O的結(jié)合能大于CH4

【解析】

（1）一個(gè)原子中不存在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子， 所以有多少個(gè)電子,就有多少電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài) ；

（2）元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大；
（3）依據(jù)二氧化碳和甲烷的結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)回答；
（4）①Ni為28號(hào)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(jù)表格得出二氧化碳的分子直徑小于0.586nm，且與水的結(jié)合能力為29.91大于16.40，據(jù)此解答即可．

（1）O原子核外有8個(gè)電子，每個(gè)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都不同，故答案為：8；

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

（3）依據(jù)二氧化碳和甲烷的結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)回答；

a.固態(tài)CO2屬于分子晶體，由其晶胞結(jié)構(gòu)可知，在晶體中一個(gè)CO2分子周圍有12個(gè)緊鄰的CO2分子，a正確；

b.CH4分子中含有極性共價(jià)鍵，但CH4正負(fù)電荷重心重合，是非極性分子，b錯(cuò)誤；

c. CH4和CO2是分子晶體，不能根據(jù)鍵能比較它們的熔點(diǎn)，c錯(cuò)誤；

d. CH4的C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，屬于sp3雜化，CO2分子中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2，雜化類型sp，d正確；

故選a、d；

（4）①Ni為28號(hào)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(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586nm，依據(jù)表格得出二氧化碳的分子直徑小于0.586nm，且與水的結(jié)合能力為29.91大于16.40，故從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析，科學(xué)家用CO2置換CH4的設(shè)想的依據(jù)是CO2的分子直徑小于籠狀結(jié)構(gòu)空腔直徑，且與H2O的結(jié)合能大于CH4。