Question

6．生物质能是一种洁净，可再生的能源．生物质气（主要成分为CO、CO₂、H₂等）与H₂混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一．
（1）上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素．写出基态Zn原子的核外电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²．
（2）根据等电子原理，写出CO分子结构式C≡O．
（3）甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制Cu（OH）₂的碱性溶液反应生成Cu₂O沉淀．
①甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是甲醇分子之间形成氢键；甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为sp²杂化．
②甲醛分子的空间构型是平面三角形；1mol甲醛分子中σ键的数目为3N_A．

Answer 1

分析 （1）根据锌的原子序数和构造原理来书写基态Zn原子的核外电子排布式；
（2）根据等电子原理来书写CO的结构式；
（3）①利用氢键来解释物质的沸点；利用甲醛中的成键来分析碳原子的杂化类型；
②利用杂化类型来分析空间结构，并利用判断σ键的规律来分析σ键数目．

解答 解：（1）Zn的原子序数为30，3d电子排满，3d轨道写在4s轨道的前面，其电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²；
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²；
（2）依据等电子原理，可知CO与N₂为等电子体，N₂分子的结构式为N≡N，互为等电子体分子的结构相似，则CO的结构式为C≡O；
故答案为：C≡O；
（3）①甲醇分子之间形成了分子间氢键，甲醛分子间只是分子间作用力，而没有形成氢键，故甲醇的沸点高；
甲醛分子中含有碳氧双键，共有3个σ键，则碳原子轨道的杂化类型为sp²杂化；
故答案为：甲醇分子之间形成氢键；sp²杂化；
②因甲醛中碳原子采取sp²杂化，则分子的空间构型为平面三角形；1mol甲醛分子中含有2mol碳氢σ键，1mol碳氧σ键，故含有σ键的数目为3N_A；
故答案为：平面三角形；3N_A．

点评 本题主要考查核外电子排布式、等电子体原理、分子间作用力、杂化轨道、共价键类型、分子的平面构型，注重了对物质结构中常考考点的综合，学生易错点在电子排布中3d与4s的书写上及杂化类型的判断上．