【題目】甲烷作為天然氣、頁(yè)巖氣、可燃冰的主要成分,擁有最穩(wěn)定的烷烴分子結(jié)構(gòu),具有高度的四面體對(duì)稱性,極難在溫和的條件下對(duì)其活化。因此,甲烷的選擇活化和定向轉(zhuǎn)化一直是世界性的難題。我國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)6年的努力,研制成功一系列石墨烯限域的3d過(guò)渡金屬中心(Mn、Fe、CoNi、Cu)催化劑材料,在室溫條件下以H2O2為氧化劑直接將甲烷氧化成C1(只含一個(gè)C原子)含氧化合物,被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是甲烷化學(xué)領(lǐng)域的重要突破。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)Cu原子基態(tài)原子的外圍電子排布式為____________。

(2)石墨烯限域單原子鐵能活化CH4分子中的CH鍵,導(dǎo)致CH之間的作用力_____(減弱不變”)。鐵晶體中粒子之間作用力類型是__________________

(3)常溫下,H2O2氧化CH4生成CH3OH、HCHO HCOOH等。

①它們的沸點(diǎn)分別為64.7、-195℃、100.8℃,其主要原因是_________________

CH4 HCHO比較,鍵角較大的是_________,主要原因是_____________

(4)配離子的顏色與dd電子躍遷的分裂能大小有關(guān),1個(gè)電子從較低的d軌道躍遷到較高能量的軌道所需的能量為的分裂能,用符號(hào)△表示。分裂能△[Co(H2O)62+]_____________[Co(H2O)63+](“>”“<”“=”),理由是_________________。

(5)鈷晶胞和白銅(銅鎳合金)晶胞分別如圖1、圖2所示。

①鈷晶胞堆積方式的名稱為____________;

②已知白銅晶胞的密度為dg·cm3 NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。圖2晶胞中兩個(gè)面心上銅原子最短核間距為_____________pm(列出計(jì)算式)

【答案】3d10s1; 減弱; 金屬鍵; CH3OH、HCOOH中存在氫鍵,CH3OH中氫鍵較弱,而HCHO只存在范德華力; HCHO CH4構(gòu)型為正四面體,鍵角為109。28,HCHO為平面三角形,鍵角為120。; <; 前者帶2個(gè)正電荷,后者帶3個(gè)正電荷,后者對(duì)電子的吸引能力較大; 六方最密堆積;

【解析】

(1)Cu原子基態(tài)原子的外圍電子排布式為3d10s1;

(2)石墨烯限域單原子鐵能活化CH4分子中的CH鍵,導(dǎo)致CH之間的作用力減弱。鐵晶體中粒子之間作用力類型為金屬鍵。

(3) ①常溫下 CH3OHHCHO、 HCOOH的沸點(diǎn)不同,是因?yàn)?/span>CH3OHHCOOH有氫鍵,且CH3OH中氫鍵比HCOOH中氫鍵弱,而HCHO中只有范德華力。

CH4 HCHO比較,鍵角較大的是CH4,主要原因是CH4構(gòu)型為正四面體,鍵角為10928,HCHO為平面三角形,鍵角為120。;

(4)由于Co(H2O)62+2個(gè)正電荷,Co(H2O)63+3個(gè)正電荷,后者對(duì)電子的吸引能力較大;所以分裂能前者小于后者;

(5) ①鈷晶胞堆積方式的名稱為六方最密堆積;

②由圖可知,白銅晶胞中含有Ni原子1個(gè),Cu原子3個(gè),根據(jù)密度公式 ,可得出 ,所以兩個(gè)面心上銅原子最短核間距為pm。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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C.純凈物C4H8的核磁共振氫譜峰最多為4

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A.處于稀硝酸中的銅棒為電池的正極,電極反應(yīng)為:Cu2+ +2e- =Cu

B.該裝置可以實(shí)現(xiàn)零能耗鍍銅

C.配置上述試驗(yàn)所用硝酸銅溶液應(yīng)加入適量的硝酸溶液使銅棒溶解

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A.圖中EcE之差表示活化能

B.升高溫度,圖中陰影部分面積會(huì)增大

C.使用合適的催化劑,E不變,Ec變小

D.能量大于Ec的分子間發(fā)生的碰撞一定是有效碰撞

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