Question

20．從結(jié)構(gòu)的角度可以幫助我們更好的理解有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì)．
（1）乙炔是一種重要的化工原料，將乙炔通入[Cu（NH₃）₂]Cl溶液生成Cu₂C₂紅棕色沉淀．Cu⁺基態(tài)核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰．乙炔與氫氰酸反應(yīng)可得丙烯腈H₂C=CH-C≡N．丙烯腈分子中碳原子軌道雜化類型是sp、sp²．[Cu（NH₃）₂]Cl的氨水溶液在空氣中放置迅速由無(wú)色變?yōu)樯钏{(lán)色，寫出該過(guò)程的離子方程式4[Cu（NH₃）₂]⁺+O₂+8NH₃?H₂O=4[Cu（NH₃）₄]²⁺+6H₂O+4OH^- 或4[Cu（NH₃）₂]⁺+O₂+8NH₃+2H₂O=4[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-．
（2）實(shí)驗(yàn)室制乙炔使用的電石主要含有碳化鈣，寫出碳化鈣的電子式，CaC₂晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體的相似（如圖所示），但CaC₂晶體中有啞鈴形C₂^2-的存在，使晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)．CaC₂晶體中1個(gè)Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-數(shù)目為4．已知CaC₂晶體的密度為2.22g/cm³，該晶胞的體積為1.92×10^-22cm³

（3）甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛分子中的鍵角大約為120度，甲醇的沸點(diǎn)比甲醛的高，其主要原因是甲醇有分子間氫鍵，甲醛沒(méi)有分子間氫鍵
（4）已知苯酚具有弱酸性，其Ka=1.1×10^-10；水楊酸第一級(jí)電離形成的離子為判斷相同溫度下電離平衡常數(shù)Ka₂（水楊酸）＜Ka（苯酚）（填“＞”或“＜”），其原因是中-OH的氫原子形成分子內(nèi)氫鍵，使其更難電離出H⁺．

Answer 1

分析 （1）Cu的基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，根據(jù)基態(tài)原子的電子排布式書寫Cu⁺的電子排布式；根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷丙烯腈分子中碳原子軌道雜化類型；[Cu（NH₃）₂]Cl的氨水溶液在空氣中放置，+1價(jià)的銅迅速被氧氣氧化，生成[Cu（NH₃）₄]²⁺為深藍(lán)色；
（2）碳化鈣屬于離子化合物，陰陽(yáng)離子需要標(biāo)出所帶電荷，陰離子需要標(biāo)出最外層電子；晶胞的一個(gè)平面的長(zhǎng)與寬不相等，所以1個(gè)Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-有4個(gè)，而不是6個(gè)，根據(jù)晶胞圖算出每個(gè)晶胞中CaF₂的數(shù)目，再根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$求算；
（3）甲醛（H₂C=O）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定甲醛分子中的鍵角；氫鍵為分子間作用力，氫鍵影響物質(zhì)的熔沸點(diǎn)；
（4）水楊酸第一級(jí)電離形成的離子能形成分子內(nèi)氫鍵，導(dǎo)致水楊酸根離子中酚羥基難電離出氫離子，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）Cu為29號(hào)元素，Cu的基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，失去1個(gè)電子后生成Cu⁺，Cu⁺的基本電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，H₂C=CH-C≡N分子中連接雙鍵的C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對(duì)，所以為sp²雜化，連接三鍵的碳原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是2且不含孤電子對(duì)，所以C原子采用sp雜化；[Cu（NH₃）₂]Cl的氨水溶液在空氣中放置，+1價(jià)的銅迅速被氧氣氧化，由無(wú)色變?yōu)樯钏{(lán)色，反應(yīng)為：4[Cu（NH₃）₂]⁺+O₂+8NH₃?H₂O=4[Cu（NH₃）₄]²⁺+6H₂O+4OH^- 或4[Cu（NH₃）₂]⁺+O₂+8NH₃+2H₂O=4[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；sp、sp²；4[Cu（NH₃）₂]⁺+O₂+8NH₃?H₂O=4[Cu（NH₃）₄]²⁺+6H₂O+4OH^- 或4[Cu（NH₃）₂]⁺+O₂+8NH₃+2H₂O=4[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-；
（2）碳化鈣屬于離子化合物，陰離子中存在碳碳三鍵，碳化鈣的電子式為：，依據(jù)晶胞示意圖可以看出，晶胞的一個(gè)平面的長(zhǎng)與寬不相等，再由圖中體心可知1個(gè)Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-有4個(gè)，而不是6個(gè)，要特別注意題給的信息，CaC₂晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體的相似，該晶胞中含有Ca為12×$\frac{1}{4}$+1=4，一個(gè)晶胞中含有4個(gè)CaC₂，CaC₂晶體的密度為2.22g/cm³，該晶胞的體積為V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{4×64}{2.22×6.02×1{0}^{23}}$≈1.92×10^-22cm³，
故答案為：；4；1.92×10^-22；
  （3）甲醛（H₂C=O）甲醛中C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+0=3，所以C原子的雜化方式為sp²雜化，C-H與C-H鍵夾角理論上是120度，但由于有羰基氧的孤對(duì)電子的排斥，實(shí)際鍵角應(yīng)該略小于120度，所以甲醛分子中的鍵角大約為120度，氫鍵為分子間作用力，氫鍵影響物質(zhì)的熔沸點(diǎn)，甲醇、甲醛均由分子構(gòu)成，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：120度；甲醇有分子間氫鍵，甲醛沒(méi)有分子間氫鍵；
（4）中形成分子內(nèi)氫鍵，使該微粒中酚羥基更難電離出H⁺，導(dǎo)致該微粒酸性小于苯酚，所以相同溫度下電離平衡常數(shù)K_a2（水楊酸）＜K_a（苯酚），
故答案為：＜；中-OH的氫原子形成分子內(nèi)氫鍵，使其更難電離出H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)知識(shí)，涉及核外電子排布、軌道雜化、電子式、晶胞的計(jì)算、氫鍵等，為高頻考點(diǎn)，注意平時(shí)獲取題目信息利用信息解答問(wèn)題能力的培養(yǎng)，題目綜合性較強(qiáng)，難度中等．