Question

【题目】结构决定性质，研究物质的组成、结构对于学习物质的性质至关重要。

（1）如图中每条折线表示周期表ⅣA～ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化，每个小黑点代表一种氢化物，其中a点、b点分别代表的是 ___________、___________ （写化学式），a比b的沸点高的原因是__________________________________。

（2）在超高压下，科学家用激光器将CO2加热到1800K，成功制得了类似石英的CO2原子晶体。由此推测该CO2晶体中O—C—O键角为__________，与石英相比该晶体的熔点、沸点________（“更高”或“更低”），理由是_________________________________。

（3）利用铜萃取剂M可通过如下反应实现铜离子的富集:

①M所含元素的电负性由大到小顺序为____，其中氮原子以__轨道与氧原子形成σ键。

②M与W（右图）相比，M的水溶性较小，更利于Cu2+的萃取。M水溶性较小的主要原因是___________________________________。

（4）常用表示分子中的大π键，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数，例如苯分子中的大π键可表示为。已知吡咯（下图）中的各个原子均在同一平面内且吡咯分子中也含有大π键，请问：吡咯分子中的大π键应表示为________，吡咯分子中N原子的杂化类型为 ________，1mol吡咯分子中所含的σ键数目为________。

Answer 1

【答案】 H2O HF 水分子间形成的氢键数目较多 10928ˊ 更高 C原子半径较小，C-O键键长较短，键能较大 O>N>C>H sp2杂化 M能形成分子内氢键，使溶解度减小 sp2 10NA

【解析】（1）a点、b点对应是第二周期IVA~VIIA族元素的氢化物，第二周期IVA~VIIA族元素的氢化物依次为CH4、NH3、H2O、HF，NH3、H2O、HF分子间都存在氢键，氢键的强度：NH3分子间氢键H2O分子间氢键HF分子间氢键，水分子间形成的氢键的数目比HF分子间形成氢键数目多，沸点：CH4NH3HFH2O（H2O的沸点为100℃），a点代表H2O，b点代表HF。

（2）CO2原子晶体类似石英，CO2晶体中O—C—O键角为10928ˊ。与石英相比，该晶体的熔点、沸点更高，因为：C原子半径较小，C-O键键长较短，键能较大。

（3）①M中的元素有C、H、O、N，四种元素电负性由大到小的顺序为ONCH。M中N原子形成1个C=N键和1个N-O键，N原子上还有1对孤电子对，N原子为sp2杂化。

②W能与H2O分子间形成氢键，M形成分子内氢键，使溶解度减小。

（4）吡咯分子中的各个原子均在同一平面内，吡咯分子中C和N都采用sp2杂化，每个C原子未参与杂化的2p轨道上有1个电子，N原子的sp2杂化轨道形成1个N-H键和2个N-C键，N原子的未参与杂化的2p轨道上有2个电子，吡咯中形成大π键的原子为4个C原子和1个N原子，形成大π键的电子数为4+2=6个。1个吡咯分子中含10个σ键。

（1）a点、b点对应是第二周期IVA~VIIA族元素的氢化物，第二周期IVA~VIIA族元素的氢化物依次为CH4、NH3、H2O、HF，NH3、H2O、HF分子间都存在氢键，氢键的强度：NH3分子间氢键H2O分子间氢键HF分子间氢键，水分子间形成的氢键的数目比HF分子间形成氢键数目多，沸点：CH4NH3HFH2O（H2O的沸点为100℃），a点代表H2O，b点代表HF。H2O比HF沸点高的原因是：水分子间形成的氢键的数目比HF分子间形成氢键数目多。

（2）CO2原晶体类似石英，其中C原子与4个O原子形成4个C—O键，CO2晶体中O—C—O键角为10928ˊ。与石英相比，该晶体的熔点、沸点更高，因为：CO2原子晶体和石英都属于原子晶体，C原子半径较小，C-O键键长较短，键能较大。

（3）①M中的元素有C、H、O、N，非金属性ONCH，四种元素电负性由大到小的顺序为ONCH。M中N原子形成1个C=N键和1个N-O键，N原子上还有1对孤电子对，N原子为sp2杂化，N原子以sp2杂化轨道与氧原子形成σ键。

② W能与H2O分子间形成氢键，M形成分子内氢键，使溶解度减小，M的水溶性更小。

（4）吡咯分子中的各个原子均在同一平面内，吡咯分子中C和N都采用sp2杂化，每个C原子未参与杂化的2p轨道上有1个电子，N原子的sp2杂化轨道形成1个N-H键和2个N-C键，N原子的未参与杂化的2p轨道上有2个电子，吡咯中形成大π键的原子为4个C原子和1个N原子，形成大π键的电子数为4+2=6个，吡咯中的大π键应表示为，吡咯分子中N原子为sp2杂化。1个吡咯分子中含10个σ键（3个碳碳σ键、2个碳氮σ键、4个碳氢σ键和1个氮氢σ键），1mol吡咯分子中所含σ键为10NA。