Question

（1）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³杂化的分子有

 

，CH₃OH的熔、沸点比CH₄的熔、沸点比高，其主要原因

 

．
（2）某有机物的结构简式为CH₃COOCH₂CH（CHO）CH₂OH，用*标记出其手性碳原子；要使其失去光学活性，可采用

 

（填反应类型，一个即可），写出对应的反应方程式

 

（3）利用价层电子对数判断分子的空间构型：CO₃^2-、H₃O⁺、和ClO₄^-的空间构型分别为

 

，

 

和

 

．

Answer 1

考点：原子轨道杂化方式及杂化类型判断,判断简单分子或离子的构型,晶体的类型与物质熔点、硬度、导电性等的关系,常见有机化合物的结构

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：（1）判断原子采取杂化方式时，先根据价层电子对互斥理论判断价层电子对，然后再确定采取的杂化方式；CH₃OH分子间存在氢键其熔、沸点比CH₄的熔、沸点比高；
（2）通过加成反应，可以将醛基还原成羟基；
（3）先计算其价层电子对，再根据VSEPR模型分子或离子构型；根据价层电子对互斥理论确定其空间构型，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，据此分析解答．

解答： 解：（1）判断原子采取杂化方式时，先根据价层电子对互斥理论判断价层电子对，然后再确定采取的杂化方式．价层电子对数=σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数，σ键电子对数=σ键个数=中心原子结合的原子个数，中心原子上的孤电子对数=1/2（a-xb），说明：对于分子，a为中心原子的价电子数，x为配位原子个数，b为配位原子最多能接受的电子数．在CH₄中价层电子对数=σ键电子对数（4）+中心原子上的孤电子对数（0），所以碳原子采取sp³杂化．在CO分子中价层电子对数=σ键电子对数（1）+中心原子上的孤电子对数（1），所以碳原子采取sp杂化．CH₃OH中，价层电子对数=σ键电子对数（4）+中心原子上的孤电子对数（0），所以碳原子采取sp³杂化，CH₃OH分子间存在氢键其熔、沸点比CH₄的熔、沸点比高，
故答案为：CH₄、CH₃OH；甲醇分子间形成氢键；
（2）通过加成反应，可以将醛基还原成羟基，CH₃COOCH₂CH（CHO）CH₂OH+H₂ →，
故答案为：加成；CH₃COOCH₂CH（CHO）CH₂OH+H₂ →；
（3）CO₃^2-中孤对电子

4+2-3×2

2

=0，则C采取sp²杂化，空间构型为平面三角形，H₃O⁺中氧原子含有3个共价单键和一个孤电子对，所以H₃O⁺的分子立体结构为三角锥型，ClO₄^-离子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=4+0=4，中心原子外围有四个原子所以不含有孤电子对，即ClO₄^-为正四面体结构，
故答案为：平面三角形；三角锥形；正四面体型．

点评：本题考查的知识点较多：基态原子或离子的核外电子排布或最外层电子排布、分子中原子采取的杂化方式、根据VSEPR理论预测分子或离子的空间构型是学习的重点，也是近几年高考的热点．