Question

生物質(zhì)能是一種潔凈、可再生的能源．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(yīng)的催化劑含有Cu、Zn、Al等元素．寫出基態(tài)Zn原子的核外電子排布式

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²

．
（2）根據(jù)等電子原理，寫出CO分子結(jié)構(gòu)式

C≡O(shè)

．
（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(yīng)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(gòu)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(jié)構(gòu)如圖1所示），所包含的Cu原子數(shù)目為

4

．
（4）元素Cu的一種氯化物晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，該氯化物的化學式是

CuCl

，它可與濃鹽酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成配合物H_nCuCl₃，反應(yīng)的化學方程式為

CuCl+2HCl=H₂CuCl₃

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)構(gòu)造原理書寫Zn的電子排布式；
（2）CO與N₂為等電子體，根據(jù)N₂的結(jié)構(gòu)判斷；
（3）①甲醇中含有氫鍵，沸點較高，中心原子形成3個δ鍵；
②根據(jù)價層電子對互斥模型判斷；
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）利用均攤法計算晶胞的結(jié)構(gòu)，結(jié)合質(zhì)量守恒定律書寫化學方程式．

解答：解：（1）Zn的原子序數(shù)為30，注意3d軌道寫在4s軌道的前面，電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²；
（2）依據(jù)等電子原理，可知CO與N₂為等電子體，N₂分子的結(jié)構(gòu)式為：N≡N，互為等電子體分子的結(jié)構(gòu)相似，可寫出CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，故答案為：C≡O(shè)；
（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，故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甲醛為sp²雜化，不含孤電子對，分子的空間構(gòu)型為平面三角形；1mol甲醛分子中含有2mol碳氫δ鍵，1mol碳氧δ鍵，故含有δ鍵的物質(zhì)的量為3mol，數(shù)目為3N_A個；
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）由晶胞可知Cu原子位于晶胞內(nèi)部，含有4個Cu，Cl位于頂點和面心，共含有8×

1

8

+6×

1

2

=4，則氯化物的化學式是CuCl，它可與濃鹽酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成配合物H_nCuCl₃，則應(yīng)需要2HCl，
則反應(yīng)的化學方程式為CuCl+2HCl=H₂CuCl₃．
故答案為：CuCl；CuCl+2HCl=H₂CuCl₃．

點評：本題把原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)及晶體結(jié)構(gòu)較好地融合在一起，綜合考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的主干知識．在第（3）題①中就考查了影響分子晶體沸點高低的因素，考查晶體的知識點都比較簡單，命題的形式也是以填空的形式出現(xiàn)的．因此只要我們平時善于歸納判斷判斷晶體類型的方法，分析影響晶體性質(zhì)的因素，同時學會靈活運用“均攤法”處理晶胞問題的技巧即可，題目難度中等．