Question

18．科學家正在研究溫室氣體CH₄和CO₂的轉化和利用．
（1）CH₄和CO₂所含的三種元素電負性從小到大的順序為H＜C＜O．
（2）下列關于CH₄和CO₂的說法正確的是ad（填序號）．
a．固態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．因為碳氫鍵鍵能小于碳氧鍵，所以CH₄熔點低于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反應可獲得化工原料CO和H₂．
①基態Ni原子的電子排布式為[Ar]3d⁸4s²，該元素位于元素周期表的第VⅢ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8molσ鍵．
（4）一定條件下，CH₄和CO₂都能與H₂O形成籠狀結構（如圖所示）的水合物晶體，其相關參數見下表．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種作用力是氫鍵、范德華力．
②為開采深海海底的“可燃冰”，有科學家提出用CO₂置換CH₄的設想．已知圖中籠狀結構的空腔直徑為0.586nm，根據上述圖表，從物質結構及性質的角度分析，該設想的依據是二氧化碳的分子直徑小于籠狀結構的空腔直徑，且二氧化碳與水的結合能力強于甲烷．

Answer 1

分析 （1）元素的非金屬性越強，其電負性越大；
（2）依據二氧化碳和甲烷的結構以及性質回答；
（3）①Ni為28號元素；
②該配合物的配離子中Ni原子和C原子、CO分子中C原子和O原子之間都存在σ鍵；
（4）①可燃冰中存在水分子，水分子中存在分子間作用力和氫鍵；
②依據表格得出二氧化碳的分子直徑小于0.586nm，且與水的結合能力為29.91大于16.40，據此解答即可．

解答 解：（1）元素的非金屬性越強，其電負性越大，由于非金屬性O＞C＞H，故電負性H＜C＜O，故答案為：H＜C＜O；
（2）a、二氧化碳屬于分子晶體，故a正確；
b、甲烷中含有極性共價鍵，但是正四面體結構，屬于非極性分子，故b錯誤；
c、二氧化碳熔點高，原因是C與O形成2對共價鍵，故c錯誤；
d、甲烷為正四面體形，C原子含有4個σ鍵，無孤電子對，采取sp³雜化，二氧化碳為直線形，碳氧雙鍵中有1個σ鍵和1個π鍵，因此C原子采取sp雜化，故d正確，故選ad；
（3）①Ni為28號元素，基態Ni原子的電子排布式為[Ar]3d⁸4s²，處于元素周期表中第四周期第VⅢ族，故答案為：[Ar]3d⁸4s²；VⅢ；
②該配合物的配離子中Ni原子和C原子之間有4個σ鍵，CO分子中C和O之間存在1個σ鍵，1個π鍵，1個配位鍵，因此4個CO有4個σ鍵，故1mol Ni（CO）₄中含有8molσ鍵，故答案為：8；
（4）①CH₄與H₂O形成的水合物俗稱“可燃冰”，分子晶體中作用力是范德華力，水分子之間存在氫鍵，故答案為：氫鍵，范德華力；
②由表格可知：二氧化碳的分子直徑小于籠狀結構的空腔直徑，即0.512＜0.586，能順利進入籠狀空腔內，且二氧化碳與水的結合能力強于甲烷，即29.91＞16.40，故答案為：二氧化碳的分子直徑小于籠狀結構的空腔直徑，且二氧化碳與水的結合能力強于甲烷．

點評 本題以研究溫室氣體CH₄和CO₂的轉化和利用為載體，主要考查的是電負性的大小比較、分子晶體的性質、核外電子排布以及化學鍵等，綜合性較強，難度較大．