Question

【題目】研究含碳化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，對(duì)生產(chǎn)、科研等具有重要意義。

(1)某同學(xué)畫(huà)出基態(tài)碳原子的核外電子排布圖：，該電子排布圖違背了__；CH3+、-CH3、CH3-都是重要的有機(jī)反應(yīng)中間體。CH3+、CH3-的空間構(gòu)型分別為___、____。

(2)冠醚是由多個(gè)二元醇分子之間失水形成的環(huán)狀化合物。X、Y、Z是常見(jiàn)的三種冠醚，其結(jié)構(gòu)如圖所示。它們能與堿金屬離子作用，并且隨著環(huán)的大小不同而與不同金屬離子作用。

①Li+與X的空腔大小相近，恰好能進(jìn)入到X的環(huán)內(nèi)，且Li+與氧原子的一對(duì)孤電子對(duì)作用形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)W(如圖)。基態(tài)鋰離子核外能量最高的電子所處能層符號(hào)為___________；

②冠醚Y能與K+形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，但不能與Li+形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。理由是___________。

③烯烴難溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果較差。若烯烴中溶入冠醚Z，氧化效果明顯提升。

i.水分子中氧的雜化軌道的空間構(gòu)型是___________，H－O鍵鍵角___________(填“＞”“＜”或“=”)109°28′

ii.已知：冠醚Z與KMnO4可以發(fā)生下圖所示的變化。加入冠醚Z后，烯烴的氧化效果明顯提升的原因是___________。

Answer 1

【答案】洪特規(guī)則 平面三角形 三角錐形 K Li+半徑比Y的空腔小得多，不易與空腔內(nèi)氧原子的孤電子對(duì)作用形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 正四面體 ＜ 冠醚可溶于烯烴，進(jìn)入冠醚中的K+因靜電作用將MnO4－帶入烯烴中，增大烯烴與MnO4－接觸機(jī)會(huì)，提升氧化效果

【解析】

(1)當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋狀態(tài)相同；根據(jù)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)計(jì)算判斷；

(2)①基態(tài)鋰離子核外只有1s能級(jí)上有電子；②冠醚Y空腔較大，Li+半徑較��；③i．水分子中氧原子的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4；水分子中O原子含有2個(gè)孤電子對(duì)，孤電子對(duì)之間的排斥力大于成鍵電子對(duì)和孤電子對(duì)之間的排斥力；ii．根據(jù)相似相溶原理分析解答。

(1)2p軌道上的2個(gè)電子沒(méi)有分占不同軌道，該電子排布圖違背了洪特規(guī)則；CH3+中心碳原子的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+=3，采用sp2雜化，為平面三角形結(jié)構(gòu)，而CH3-中心碳原子的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+=4，采用sp3雜化，為三角錐形，故答案為：洪特規(guī)則；平面三角形；三角錐形；

(2)①基態(tài)鋰離子核外只有1s能級(jí)上有電子，為K層上的電子，所以其能層符號(hào)為K，故答案為：K；

②冠醚Y空腔較大，Li+半徑較小，Li+半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Y空腔，導(dǎo)致該離子不易與氧原子的孤電子對(duì)形成配位鍵，所以得不到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故答案為：Li+半徑比Y的空腔小很多，不易與空腔內(nèi)O原子的孤電子對(duì)作用形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；

③i．水分子中氧原子的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4，采用sp3雜化，含有2個(gè)孤電子對(duì)，氧的雜化軌道的空間構(gòu)型為四面體；水分子中O原子含有2個(gè)孤電子對(duì)，孤電子對(duì)之間的排斥力大于成鍵電子對(duì)和孤電子對(duì)之間的排斥力，導(dǎo)致水分子中鍵角小于甲烷分子之間鍵角，小于109°28′，故答案為：四面體；＜；

ii．根據(jù)相似相溶原理知，冠醚可溶于烯烴，加入冠醚中的鉀離子因靜電作用將高錳酸根離子帶入烯烴中，增大反應(yīng)物的接觸面積，提高氧化效果，故答案為：冠醚可溶于烯烴，加入冠醚中的鉀離子因靜電作用將高錳酸根離子帶入烯烴中，增大反應(yīng)物的接觸面積，提高氧化效果。