Question

1994年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予為研究臭氧作出特殊貢獻(xiàn)的化學(xué)家．O₃能吸收有害紫外線(xiàn)，保護(hù)人類(lèi)賴(lài)以生存的空間．O₃分子的結(jié)構(gòu)如圖5，呈V型，鍵角116.5℃．三個(gè)原子以一個(gè)O原子為中心，與另外兩個(gè)O原子分別構(gòu)成一個(gè)非極性共價(jià)鍵；中間O原子提供2個(gè)電子，旁邊兩個(gè)O原子各提供1個(gè)電子，構(gòu)成一個(gè)特殊的化學(xué)鍵--三個(gè)O原子均等地享有這4個(gè)電子．請(qǐng)回答：
（1）臭氧與氧氣的關(guān)系是

 

．
（2）選出下列分子與O₃分子的結(jié)構(gòu)最相似的是．
A．H₂O     B．CO₂      C．SO₂     D．BeCl ₂
（3）分子中某原子有1對(duì)沒(méi)有跟其他原子共用的價(jià)電子叫孤對(duì)電子，那么O₃分子有

 

對(duì)孤對(duì)電子．
（4）O₃分子是否為極性分子

 

（是或否）．
（5）O₃與O₂間的轉(zhuǎn)化是否為氧化還原反應(yīng)

 

（若否，請(qǐng)回答A小題；若是，請(qǐng)回答B(yǎng)小題）
A．O₃具有強(qiáng)氧化性，它能氧化PbS為PbSO₄而O₂不能，試配平：

 

PbS+

 

O₃--

 

PbSO₄+

 

O₂
B．O₃在催化劑作用下生成1molO₂轉(zhuǎn)移電子數(shù)

 

mol．

Answer 1

考點(diǎn)：判斷簡(jiǎn)單分子或離子的構(gòu)型,同素異形體,化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,氧化還原反應(yīng)方程式的配平

專(zhuān)題：

分析：（1）臭氧是由3個(gè)氧原子構(gòu)成的分子；O₂和O₃都是由氧元素形成的不同單質(zhì)，互為同素異形體；
（2）根據(jù)分子中中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷分子的空間構(gòu)型；
（3）根據(jù)孤對(duì)電子的概念及臭氧分子結(jié)構(gòu)分析；
（4）分子中正負(fù)電荷中心不重合，這樣的分子為極性分子；分子中正負(fù)電荷的重心重合，則為非極性分子；
（5）根據(jù)是否有化合價(jià)的變化判斷；
A．PbS+O₃--PbSO₄+O₂中，S元素的化合價(jià)由-2價(jià)升高為+6價(jià)，O元素的化合價(jià)由0降低為-2價(jià)，據(jù)此配平；
B．根據(jù)O₂與轉(zhuǎn)移的電子數(shù)間的關(guān)系計(jì)算．

解答： 解：（1）由同種元素形成的不同種單質(zhì)互為同素異形體，1個(gè)臭氧分子是由3個(gè)氧原子構(gòu)成，化學(xué)式為：O₃；O₂和O₃都是由氧元素形成的不同單質(zhì)，互為同素異形體，
故答案為：同素異形體；
（2）O₃分子的結(jié)構(gòu)如圖，在臭氧O₃中，中心的氧原子以sp²雜化，與兩旁的配位氧原子鍵合生成兩個(gè)σ鍵，使O₃分子呈V形；
A．H₂O中含有2對(duì)σ鍵，2對(duì)孤電子對(duì)，O原子sp³雜化，空間結(jié)構(gòu)為V形，故A錯(cuò)誤；
B．CO₂為含有4個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，為sp雜化，空間結(jié)構(gòu)為直線(xiàn)形，故B錯(cuò)誤；
C．SO₂分子呈“V”字形結(jié)構(gòu)，其成鍵方式與O₃類(lèi)似，S原子sp²雜化，S原子和兩側(cè)的氧原子除以σ鍵結(jié)合以外，還形成一個(gè)三中心四電子的大π鍵，故C正確；
D．BeCl₂含有2個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，為sp雜化，空間結(jié)構(gòu)為直線(xiàn)形，故D錯(cuò)誤；
故答案為：C；
（3）臭氧分子中，中間的氧原子含有1對(duì)孤電子對(duì)，兩邊的各含有2對(duì)孤電子對(duì)，所以總共5對(duì)孤電子對(duì)，
故答案為：5；
（4）O₃中的中心O原子為sp²雜化，理想模型為平面三角形，分子構(gòu)型為V型，而且O₃形成的是三中心四電子大π鍵，空間構(gòu)型不對(duì)稱(chēng)．正負(fù)電荷重心不重合，所以是極性分子；
故答案為：是；
（5）由于O₃與O₂間的轉(zhuǎn)化沒(méi)有化合價(jià)的變化，所以不是氧化還原反應(yīng)，故答案為：否；
A．PbS+O₃--PbSO₄+O₂中，S元素的化合價(jià)由-2價(jià)升高為+6價(jià)，O元素的化合價(jià)由0降低為-2價(jià)，則由電子守恒可知反應(yīng)為PbS+4O₃=PbSO₄+4O₂，
故答案為：1；4；1；4；
B．由反應(yīng)中可知，生成4molO₂轉(zhuǎn)移電子8mol，則1molO₂轉(zhuǎn)移電子為2mol，故答案為：2．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了臭氧分子的空間構(gòu)型的判斷，注意根據(jù)分子的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷，注意極性分子、同素異形體的判斷，題目難度中等．