Question

6．生物質能是一種潔凈，可再生的能源．生物質氣（主要成分為CO、CO₂、H₂等）與H₂混合，催化合成甲醇是生物質能利用的方法之一．
（1）上述反應的催化劑含有Cu、Zn、Al等元素．寫出基態Zn原子的核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²．
（2）根據等電子原理，寫出CO分子結構式C≡O．
（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甲醛分子的空間構型是平面三角形；1mol甲醛分子中σ鍵的數目為3N_A．

Answer 1

分析 （1）根據鋅的原子序數和構造原理來書寫基態Zn原子的核外電子排布式；
（2）根據等電子原理來書寫CO的結構式；
（3）①利用氫鍵來解釋物質的沸點；利用甲醛中的成鍵來分析碳原子的雜化類型；
②利用雜化類型來分析空間結構，并利用判斷σ鍵的規律來分析σ鍵數目．

解答 解：（1）Zn的原子序數為30，3d電子排滿，3d軌道寫在4s軌道的前面，其電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²；
（2）依據等電子原理，可知CO與N₂為等電子體，N₂分子的結構式為N≡N，互為等電子體分子的結構相似，則CO的結構式為C≡O；
故答案為：C≡O；
（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，共有3個σ鍵，則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因甲醛中碳原子采取sp²雜化，則分子的空間構型為平面三角形；1mol甲醛分子中含有2mol碳氫σ鍵，1mol碳氧σ鍵，故含有σ鍵的數目為3N_A；
故答案為：平面三角形；3N_A．

點評 本題主要考查核外電子排布式、等電子體原理、分子間作用力、雜化軌道、共價鍵類型、分子的平面構型，注重了對物質結構中常考考點的綜合，學生易錯點在電子排布中3d與4s的書寫上及雜化類型的判斷上．