Question

4．為了實(shí)現(xiàn)“將全球溫度上升控制在2℃以內(nèi)”，科學(xué)家正在研究溫室氣體CH₄和CO₂的轉(zhuǎn)化和利用．
（1）下列說法正確的是AD（填序號）．
A．CH₄和CO₂分子均為含有極性共價(jià)鍵的非極性分子
B．第一電離能：O＞N＞C
C．沸點(diǎn)高低：CH₄＞SnH₄＞GeH₄＞SiH₄
D．CH₃⁺離子的空間構(gòu)型為平面正三角形
（2）CH₄和CO₂在Ni催化作用下反應(yīng)可獲得化工原料CO和H₂．
①Ni基態(tài)原子核外電子排布式為1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3d⁸4s²．
②與CO互為等電子體的陰離子的電子式為，Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni（CO）₄，1molNi（CO）₄中含有σ鍵的數(shù)目為8N_A．
（3）CH₄和CO₂在含有鈦氧化物的某種催化劑作用下，可直接轉(zhuǎn)化為CH₃COOH．
①CH₃COOH中C原子軌道雜化類型為sp³和sp²；
②鈦氧化物晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，寫出其化學(xué)式：TiO₂．

Answer 1

分析 （1）A．由不同種元素的原子組成的共價(jià)鍵為極性鍵，空間構(gòu)型為對稱型的是非極性分子；
B．同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素；
C．不含有氫鍵的分子晶體，相對分子質(zhì)量大的沸點(diǎn)高；
D．根據(jù)CH₃⁺離子的價(jià)層電子對數(shù)以及雜化軌道類型判斷CH₃⁺離子的空間構(gòu)型；
（2）①Ni是28號元素，其原子核外有28個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理寫出基態(tài)Ni原子核外電子排布式；
②原子個(gè)數(shù)相等、價(jià)電子數(shù)相等的微�；�為等電子體；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；
（3）①CH₃COOH中C原子分別形成4個(gè)、3個(gè)δ鍵，沒有孤對電子，根據(jù)雜化理論判斷；②利用均攤法計(jì)算該晶胞中含有的原子個(gè)數(shù)，從而確定其化學(xué)式．

解答 解：（1）A．CH₄分子中含有極性共價(jià)鍵C-H，空間構(gòu)型為正四面體結(jié)構(gòu)，為非極性分子，CO₂ 中C=O為極性鍵，二氧化碳為直線型，所以是非極性分子，故A正確；
B．同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素，故第一電離能順序?yàn)椋篘＞O＞C，故B錯(cuò)誤；
C．CH₄、SnH₄、GeH₄、SiH₄屬于都不含有氫鍵的分子晶體，相對分子質(zhì)量大的沸點(diǎn)高，所以沸點(diǎn)高低：SnH₄＞GeH₄＞SiH₄＞CH₄，故C錯(cuò)誤；
D．CH₃⁺離子的價(jià)層電子對數(shù)=3+$\frac{4-1-1×3}{2}$=3，為sp²雜化，故D正確；
故答案為：AD；
（2）①Ni的原子序數(shù)為28，根據(jù)能量最低原理可寫出電子排布式為1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3d⁸4s²，
故答案為：1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3d⁸4s²；
②CO分子中含有2個(gè)原子、價(jià)電子數(shù)是10，與CO互為等電子體的與CO互為等電子體的陰離子微粒有CN^-或C₂^2-，其電子式為，該配合物的配離子中Ni原子和C原子之間有4個(gè)σ鍵，CO分子中C和O之間存在1個(gè)σ鍵，1個(gè)π鍵，1個(gè)配位鍵，因此4個(gè)CO有4個(gè)σ鍵，故1mol Ni（CO）₄中含有8molσ鍵即8N_A，
故答案為：；8N_A；

（3）①CH₃COOH中C原子分別形成4個(gè)、3個(gè)δ鍵，沒有孤對電子，分別為sp³雜化、sp²雜化，
故答案為：sp³和sp²；
②該晶胞中氧原子個(gè)數(shù)為4×$\frac{1}{2}$+2=4，鈦原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+1=2，所以化學(xué)式為TiO₂，
故答案為：TiO₂．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)鍵、電離能、離子的空間構(gòu)型、晶胞計(jì)算、原子雜化方式判斷、等電子體、原子核外電子排布等知識點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生知識運(yùn)用能力及空間想象能力，易錯(cuò)點(diǎn)是價(jià)層電子對個(gè)數(shù)的計(jì)算方法，題目難度中等．