Question

[化学--选修物质结构与性质]
H₂O₂的制备可采用如下4种方法：方法一：BaO₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+H₂O₂方法二：2KHSO₄

电解  .

K₂S₂O₈+H₂↑；然后水解：K₂S₂O₈+2H₂O=2KHSO₄+H₂O₂方法三：CH₃CHOHCH₃+O₂

一定条件  .

CH₃COCH₃+H₂O₂
方法四：乙基蒽醌法：（如图1）
回答相关问题
（1）BaO₂与CaO两者熔点较高的是

 

．BaO₂的晶胞如图2，该晶体中与每个Ba²⁺距离相等且最近的Ba²⁺共有

 

个．该晶胞的结构与

 

相似．（选填NaCl、CsCl、CaF₂）
（2）KHSO₄在熔融状态下的电离方程式为

 

，H₂SO₄的结构式可表示为，由短周期元素构成的与SO

2- 4

互为等电子体的一价阴离子是

 

，已知H₂S₂O₈分子中硫原子的杂化类型与中的硫原子类型相同，分子中还存在过氧键，试写出H₂S₂O ₈分子的结构式

 

．
（3）方法三得到的丙酮分子H₃CCOCH₃中，共平面的原子最多有

 

个．
（4）上述四种方法中原子利用率最高的是

 

．
（5）H₂O₂与H₂S的相对分子量相近，但H₂O₂的水溶性和沸点明显大于H₂S，其主要原因是

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,“等电子原理”的应用,原子轨道杂化方式及杂化类型判断,氢键的存在对物质性质的影响

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）微粒越小、离子所带电荷越多，晶格能越大，熔点越高；由BaO₂的晶胞可知，以顶角的Ba²⁺为研究对象，与之距离相等且最近的Ba²⁺位于面心，而每个顶角为12个面共用；该晶胞中离子配位数为6，与NaCl晶体结构相似；
（2）KHSO₄属于离子化合物，由钾离子与硫酸氢根离子构成，熔融状态下的电离出钾离子与硫酸氢根离子；
原子总数、价电子总数都相等的微粒互为等电子体，1个S原子与1的单位负电荷用Cl原子代替，可得其一价阴离子等电子体；
H₂S₂O₈分子中硫原子的杂化类型与中的硫原子类型相同，分子中还存在过氧键，其结构相当于2分子硫酸脱去1分子水得到；
（3）中C原子成3个σ键，没有孤电子对，为平面结构，旋转C-C单键可以使甲基中的1个氢原子处于平面内；
（4）由图1可知，乙基蒽醌法中，纵观整个过程，相当于氢气与氧气结合得到H₂O₂，原子利用率最高；
（5）根据氢键分析解答．

解答： 解：（1）BaO₂与CaO都属于离子晶体，离子所带电荷相等，离子半径Ba²⁺＞Ca²⁺，过氧根离子比阳离子大，故CaO的晶格能较大，熔点比BaO₂高；
由BaO₂的晶胞可知，以顶角的Ba²⁺为研究对象，与之距离相等且最近的Ba²⁺位于面心，而每个顶角为12个面共用，故晶体中与每个Ba²⁺距离相等且最近的Ba²⁺共有12个；
该晶胞中离子配位数为6，与NaCl晶体结构相似，
故答案为：CaO；12；NaCl；
（2）KHSO₄属于离子化合物，由钾离子与硫酸氢根离子构成，熔融状态下的电离出钾离子与硫酸氢根离子，电离方程式为：KHSO₄（熔融）=K⁺+HSO₄^-；
原子总数、价电子总数都相等的微粒互为等电子体，1个S原子与1的单位负电荷用Cl原子代替，可得其一价阴离子等电子体为ClO₄^-；
H₂S₂O₈分子中硫原子的杂化类型与中的硫原子类型相同，分子中还存在过氧键，其结构相当于2分子硫酸脱去1分子水得到，故H₂S₂O ₈分子的结构式为：；
故答案为：KHSO₄（熔融）=K⁺+HSO₄^-；ClO₄^-；；

（3）中C原子成3个σ键，没有孤电子对，为平面结构，旋转C-C单键可以使甲基中的1个氢原子处于平面内，故H₃CCOCH₃中，共平面的原子最多有6个（3个C原子、1个O原子、2个H原子），
故答案为：6；
（4）由图1可知，乙基蒽醌法中，纵观整个过程，相当于氢气与氧气结合得到H₂O₂，原子利用率最高，其它方法中H、O元素没有充分利用，
故答案为：方法四；
（5）H₂O₂与水分子之间能形成氢键，H₂O₂分子间也能形成氢键，故H₂O₂的水溶性和沸点明显大于H₂S，
故答案为：H₂O₂与水分子之间能形成氢键，故其溶解度大；H₂O₂分子间也能形成氢键，故其沸点高．

点评：本题是对物质结构的考查，题目比较综合，涉及熔点比较、晶体结构、分子结构与性质、等电子体、氢键等，侧重考查学生对知识的迁移应用、分析解决问题的能力，难度中等，注意对知识的全面掌握．