Question

【题目】科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。

（1）CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______。

（2）下列关于CH4和CO2的说法正确的是______（填序号）。

a．固态CO2属于分子晶体

b． CH4分子中含有极性共价键，是极性分子

c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2

d． CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp

（3）在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。

①基态Ni原子的电子排布式为____________，Ni该元素位于元素周期表的第___族。

②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni（CO）4，1mol Ni（CO）4中含有_____molσ键。

（4）一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构（如图所示）的水合物晶体，其相关参数见下表．CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。

①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是______。

②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想．已知图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是___________________________。

Answer 1

【答案】 H＜C＜O ad [Ar]3d84s2 VⅢ 8 氢键，范德华力 二氧化碳的分子直径小于笼状结构的空腔直径，且二氧化碳与水的结合能力强于甲烷

【解析】（1）元素的非金属性越强，其电负性就越大。在CH4和CO2所含的H、C、O三种元素中，元素的非金属性由强到弱的顺序是O>C>H，所以元素的电负性从小到大的顺序为H<C<O；（2）a．固态CO2是由CO2分子通过分子间作用力结合形成的分子晶体，正确。B.在CH4分子中含有不同种非金属元素形成的C-H极性共价键，由于该分子中各个共价键空间排列对称，该分子是正四面体型的结构的分子，因此该反应是非极性分子，错误。c．CH4和CO2都是由分子构成的分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合，分子间作用力越强，物质的熔、沸点就越高，物质的熔沸点高低与分子内的化学键的强弱无关，错误。d．CH4分子中碳原子形成的都是σ键，碳原子的杂化类型是sp3的杂化，而CO2分子中C原子与两个氧原子个形成了四个共价键，两个σ键，两个π键，碳原子的杂化类型是sp杂化，正确。故答案选a、d；（3）①28号元素Ni的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar] 3d84s2；，该元素位于元素周期表的第四周期第VIII族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，在每个配位体中含有一个σ键，在每个配位体与中心原子之间形成一个σ键，所以1mol Ni(CO)4中含有8molσ键。（4）①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是分子间作用力和氢键，分子间作用力也叫范德华力。②根据表格数据可知，笼状空腔的直径是0. 586nm，而CO2分子的直径是0. 512nm，大于分子的直径，而且CO2与水分子之间的结合力大于CH4，因此可以实现用CO2置换CH4的设想。