Question

生物质能是一种洁净、可再生能源。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 Cu²⁺离子的核外电子排布式_______________________________________;
(2)根据等电子原理，写出 CO 分子的结构式______________________;
(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甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为_____________________;
②甲醛分子的空间构型是__________________；
③ 1 mol 甲醛分子中 σ 键的数目为__________________。

Answer 1

(5分) (1)1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹ 或［Ar］3d⁹         (2)C≡O
(3)①sp²杂化        ②平面三角形；  ③3N_A或1.806×10²⁴【每空1分】

试题分析：（1）铜的原子序数是29，则根据构造原理可知，基态 Cu²⁺离子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹ 或［Ar］3d⁹。
（2）原子数和电子数分别都相等的是等电子体，则与CO互为等电子体的是氮气，是由根据氮气的结构式可知，CO的结构式是C≡O。
（3）①甲醛是平面型结构，所以碳原子是sp2杂化。
②甲醛中中心原子碳原子含有的孤对电子对数是（4－2×1－1×2）÷2＝0，所以甲醛是平面三角形结构。
③由于双键是由1个σ键与1个π键构成，而单键都是σ键，所以1 mol 甲醛分子中 σ 键的的物质的量是3mol，其数目为3N_A或1.806×10²⁴。
点评：该题是中等难度的试题，试题基础性强，难易适中，贴近高考。在注重对基础知识考查与巩固的同时，主要是侧重对学生解题能力与技巧的培养和训练，有利于培养学生的灵活运用基础知识解决实际问题的能力，也有助于提高学生的创新思维能力和学习效率。该题的关键是明确构造原理的含义以及价层电子对互斥理论的应用。