Question

10．C、Cl、S、Ti、Fe、Cr元素的單質(zhì)和化合物的應(yīng)用研究是目前科學(xué)研究的前沿之一，請(qǐng)回答下列問題．
（1）Ti（BH₄）₂是一種重要的儲(chǔ)氫材料．在基態(tài)Ti²⁺中，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為M，該能層具有的原子軌道數(shù)為9．
（2）CH₄中共用電子對(duì)偏向C，SiH₄中硅元素為+4價(jià)，則C、Si、H的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镃＞H＞Si．
（3）①甲醇（CH₃OH）分子內(nèi)的O-C-H鍵角小于（填“大于”、“等于”或“小于”）甲醛（H₂C═O）分子內(nèi)的O-C-H鍵角．
②ClO₂^-中心氯原子的雜化軌道類型為，寫出CN^-的等電子體的分子式N₂（寫出1個(gè)）．
③石墨烯的應(yīng)用為電子行業(yè)的發(fā)展帶來了重大的突破，其結(jié)構(gòu)可以看作是單層的石墨，其中碳原子的雜化方式為sp²；
（4）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)回答問題

有機(jī)物	甲醇（CH3OH）	丙烯（CH3CH=CH2）	一氟甲烷（CH3F）
相對(duì)分子質(zhì)量	32	42	34
沸點(diǎn)/℃	64.7	-47.4	-78.2

①若只考慮相對(duì)分子質(zhì)量，甲醇的沸點(diǎn)應(yīng)低于-78.2，甲醇沸點(diǎn)高的原因是甲醇分子之間可以形成氫鍵
②1mol丙烯中所含σ鍵和π鍵數(shù)目之比為8：1
③一氟甲烷的空間構(gòu)型為四面體型．

Answer 1

分析 （1）在基態(tài)Ti²⁺中，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為M，該能層具有的原子軌道數(shù)為9；
（2）根據(jù)共用電子對(duì)偏向電負(fù)性大的原子進(jìn)行解答；
（3）①根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定鍵角；②根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論來確定其雜化方式，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)；等電子體是具有相同的價(jià)電子數(shù)和相同原子數(shù)的微粒；③石墨烯中每個(gè)C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷C原子雜化類型；
（4）①分子間存在著氫鍵，熔、沸點(diǎn)升高；②單鍵為σ鍵，雙鍵中具有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵；③甲烷為正四面體，一氟甲烷為四面體結(jié)構(gòu)．

解答 解：（1）在基態(tài)Ti²⁺中，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為M，該能層具有的原子軌道數(shù)為9，
故答案為：M；9；
（2）共用電子對(duì)偏向電負(fù)性大的原子，CH₄中共用電子對(duì)偏向C，則電負(fù)性C＞H；SiH₄中共用電子對(duì)偏向H，則電負(fù)性H＞Si，所以C、Si、H的電負(fù)性大小關(guān)系為：C＞H＞Si，
故答案為：C＞H＞Si；
（3）①甲醛中C原子形成3個(gè)σ鍵，為sp²雜化，是平面三角形結(jié)構(gòu)，鍵角為120°，甲醇分子內(nèi)碳原子形成4個(gè)σ鍵，無孤電子對(duì)，雜化方式為sp³雜化，是四面體結(jié)構(gòu)，O-C-H鍵角約為109°28′，鍵角小于120°，所以甲醇分子內(nèi)O-C-H鍵角比甲醛分子內(nèi)O-C-H鍵角小，
故答案為：小于；
②ClO₂^-中心氯原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+$\frac{7+1-2×2}{2}$=4，所以雜化方式為sp³雜化；N₂與CN^-具有相同的電子數(shù)目和原子數(shù)目的微粒，屬于等電子體，
故答案為：sp³；N₂；
③石墨烯中每個(gè)C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論知C原子雜化類型為sp²，
故答案為：sp²；
（4）①甲醇分子間存在著氫鍵，沸點(diǎn)升高，
故答案為：甲醇分子之間可以形成氫鍵；
②1mol丙烯（CH₂=CH-CH₃）分子中含有6mol碳?xì)洇益I、1mol碳碳σ鍵，1mol碳碳雙鍵中含有1molσ鍵和1molπ鍵，所以1mol丙烯中含有8molσ鍵、1molπ鍵，σ鍵和π鍵數(shù)目之比為8：1，
故答案為：8：1；
③甲烷為正四面體，四個(gè)碳?xì)滏I鍵長相等，一氟甲烷為甲烷的一取代物，1個(gè)碳氟鍵與其它3個(gè)碳?xì)滏I不同，為四面體結(jié)構(gòu)，
故答案為：四面體型．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及核外電子排布、元素電負(fù)性、鍵角大小比較、雜化等知識(shí)，熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)并靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解答問題是解本題關(guān)鍵，題目難度中等．