Question

1．生物質(zhì)能是一種潔凈、可再生能源．生物質(zhì)氣（主要成分為CO、CO₂、H₂等）與H₂混合，催化合成甲醇是生物質(zhì)能利用的方法之一．
（1）上述反應的催化劑含有Cu、Zn、Al等元素．Zn的核外電子運動狀態(tài)30 種
（2）根據(jù)等電子原理，寫出CO分子的結構式C≡O．
（3）甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛與新制Cu（OH）₂的堿性溶液反應生成Cu₂O沉淀．
①甲醇的沸點比甲醛的高，其主要原因是甲醇分子之間形成氫鍵；甲醛分子中碳原子軌道的雜化類型為sp²雜化． 
②甲醛分子的空間構型是平面三角形；1mol甲醛分子中σ鍵的數(shù)目為3N_A．
③在1個Cu₂O晶胞中（結構如圖所示），所包含的Cu原子數(shù)目為4．
（4）CaO與NaCl的晶胞同為面心立方結構，已知CaO晶體密度為a g•cm^-3  N_A表示阿伏加德羅常數(shù)，則CaO晶胞體積為$\frac{224}{a{N}_{A}}$ cm³．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鋅的原子序數(shù)和1個電子一種運動狀態(tài)；
（2）根據(jù)等電子原理來書寫CO的結構式；
（3）①利用氫鍵來解釋物質(zhì)的沸點；利用甲醛中的成鍵來分析碳原子的雜化類型；
②利用雜化類型來分析空間結構，并利用判斷σ鍵的規(guī)律來分析σ鍵數(shù)目；
③利依據(jù)晶胞示意圖可以看出Cu原子處于晶胞內(nèi)部，以此判斷銅原子數(shù)；
（4）先計算一個氧化鈣分子的質(zhì)量，再用均攤法求出一個晶胞含有的陰陽離子數(shù)，然后根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$求出其體積．

解答 解：（1）Zn的原子序數(shù)為30，1個電子一種運動狀態(tài)，所以 Zn的核外電子運動狀態(tài)30種，
故答案為：30；
（2）依據(jù)等電子原理，可知CO與N₂為等電子體，N₂分子的結構式為N≡N，互為等電子體分子的結構相似，則CO的結構式為C≡O，
故答案為：C≡O；
（3）①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，而沒有形成氫鍵，故甲醇的沸點高；
甲醛分子中含有碳氧雙鍵，共有3個σ鍵，則碳原子軌道的雜化類型為sp²雜化；
故答案為：甲醇分子之間形成氫鍵；sp²雜化；
②因甲醛中碳原子采取sp²雜化，則分子的空間構型為平面三角形；1mol甲醛分子中含有2mol碳氫σ鍵，1mol碳氧σ鍵，故含有σ鍵的數(shù)目為3N_A；
故答案為：平面三角形；3N_A；
③依據(jù)晶胞示意圖可以看出Cu原子處于晶胞內(nèi)部，所包含的Cu原子數(shù)目為4，故答案為：4；
（4）1個“CaO”的質(zhì)量為$\frac{56g/mol}{{N}_{A}/mol}$=$\frac{56}{{N}_{A}}$，而用均攤法算出一個晶胞含有4個“CaO”，即一個晶胞質(zhì)量為$\frac{56}{{N}_{A}}$×4=$\frac{224}{{N}_{A}}$g，又有V=$\frac{m}{ρ}$，
V=$\frac{\frac{224}{{N}_{A}}}{a}$=$\frac{224}{a{N}_{A}}$m³，則CaO晶胞體積為=$\frac{224}{a{N}_{A}}$m³．
故答案為：$\frac{224}{a{N}_{A}}$．

點評 本題主要考查核外電子排布式、等電子體原理、分子間作用力、雜化軌道、共價鍵類型、分子的平面構型，注重了對物質(zhì)結構中常考考點的綜合，學生易錯點在電子排布中3d與4s的書寫上及雜化類型的判斷上．