Question

【題目】【2016福建卷】 [化學(xué)-物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]科學(xué)家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉(zhuǎn)化和利用。

（1）CH4和CO2所含的三種元素電負(fù)性從小到大的順序為________________。

（2）下列關(guān)于CH4和CO2的說法正確的是_______(填序號)。

a．固態(tài)CO2屬于分子晶體

b．CH4分子中含有極性共價鍵，是極性分子

c．因為碳?xì)滏I鍵能小于碳氧鍵，所以CH4熔點(diǎn)低于CO2

d．CH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp

（3）在Ni基催化劑作用下，CH4和CO2反應(yīng)可獲得化工原料CO和H2.

①基態(tài)Ni原子的電子排布式為_______，該元素位于元素周期表的第_____族。

②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4,1mol Ni(CO)4中含有_______molσ鍵。

（4）一定條件下，CH4和CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如下圖所示)的水合物晶體，其相關(guān)參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物俗稱“可燃冰”。

①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是________。

②為開采深海海底的“可燃冰”，有科學(xué)家提出用CO2置換CH4的設(shè)想。已知上圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586nm，根據(jù)上述圖表，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析，該設(shè)想的依據(jù)是________。

Answer 1

【答案】(13分)（1）H、C、O；（2）a、d；（3）①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar] 3d84s2；VIII；②8。

（4）①氫鍵、范德華力；②CO2的分子直徑小于籠狀空腔直徑，且與H2O的結(jié)合力大于CH4。

【解析】（1）元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性就越大。在CH4和CO2所含的H、C、O三種元素中，元素的非金屬性由強(qiáng)到弱的順序是O>C>H，所以元素的電負(fù)性從小到大的順序為H<C<O；（2）a．固態(tài)CO2是由CO2分子通過分子間作用力結(jié)合形成的分子晶體，正確。B.在CH4分子中含有不同種非金屬元素形成的C-H極性共價鍵，由于該分子中各個共價鍵空間排列對稱，該分子是正四面體型的結(jié)構(gòu)的分子，因此該反應(yīng)是非極性分子，錯誤。c．CH4和CO2都是由分子構(gòu)成的分子晶體，分子之間通過分子間作用力結(jié)合，分子間作用力越強(qiáng)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)高低與分子內(nèi)的化學(xué)鍵的強(qiáng)弱無關(guān)，錯誤。d．CH4分子中碳原子形成的都是σ鍵，碳原子的雜化類型是sp3的雜化，而CO2分子中C原子與兩個氧原子個形成了四個共價鍵，兩個σ鍵，兩個π鍵，碳原子的雜化類型是sp雜化，正確。故答案選a、d；（3）①28號元素Ni的基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar] 3d84s2；，該元素位于元素周期表的第四周期第VIII族。②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4，在每個配位體中含有一個σ鍵，在每個配位體與中心原子之間形成一個σ鍵，所以1mol Ni(CO)4中含有8molσ鍵。（4）①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是分子間作用力和氫鍵，分子間作用力也叫范德華力。②根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，籠狀空腔的直徑是0. 586nm，而CO2分子的直徑是0. 512nm，大于分子的直徑，而且CO2與水分子之間的結(jié)合力大于CH4，因此可以實現(xiàn)用CO2置換CH4的設(shè)想。