Question

4．2013 年05 月14 日，深圳市人居环境委发布今年首季度的环境状况公报，PM2.5、PM10、二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳、臭氧、甲醛等多项空气污染指数比去年同期有所上升，空气质量变差．请回答下列问题：
（1）下列判断正确的是B．
A．CO₂为V 形结构分子
B．SO₂与O₃属于等电子体
C．SO₂和SO₃^2-的中心原子均为sp³杂化，其空间构型相同
D．HCHO 分子中只存在σ键不存在π键
（2）空气中的O₃含量过高对人体造成伤害，O₃常常通过O₂放电生成．如表所列数据是在相同条件下，不同物质中氧氧之间的键长和键能的实测数据，其中a和b尚未测出．
①请你根据一个较为可靠的原则可估计出a、b、c、d的大小顺序为d＞c＞b＞a（由大到小），该原则可简述为．

粒子	键长（1.0×10-10m）	键能（kJ•mol-1）
O22-	1.49	a
O2-	1.28	b
O2	1.21	c=494
O2+	1.12	d=628

②下列判断正确的是A．
A．O₂比O₂^2-稳定
B．O-O 键的键能为494kJ•mol^-1
C．O₂^2-离子中存在π键
D．O₂转化为O₃时只有σ键断裂
（3）氢气作为一种清洁能源，使用氢气可减少SO₂的污染，Si₆₀可用作储氢材料，Si₆₀分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si₆₀分子中π键的数目为30．

Answer 1

分析 （1）A．根据价层电子对互斥理论确定分子的空间结构，CO₂为直线形结构分子；
B．原子总数相同、电子总数或价电子总数相同的互为等电子体；
C．SO₂的中心原子sp²杂化，SO₃^2-的中心原子为sp³杂化，两这空间构型不相同；
D．一个单键为一个σ键，一个双键中含一个δ键，一个π键，HCHO中含2个C-H键和1个C=O键；
（2）①根据表中数据可知：成键所用电子数越少，键能越小，O₂^2-和O₂成键所用电子数分别为2、4个；O₂和O₂⁺电子数分别为16、15；
②A．键能越大，微粒越稳定；
B．O=O键的键能为494kJ•mol^-1；
C．O₂^2-离子中无π键；
D．O₂转化为O₃时有σ键断裂、π键形成；
（3）利用均摊法计算共价键数目，根据每个硅原子最外层才满足8电子稳定结构，得出每个硅原子只有$\frac{1}{2}$个π键．

解答 解：（1）A．CO₂的价层电子对个数=2+$\frac{1}{2}$（4-2×2）=2，该分子是直线形结构，故A错误；
B．SO₂与O₃中原子个数相等，电子总数不相同，但价电子总数相同，所以是等电子体，其空间构型相似，故B正确；
C．SO₂中S原子形成2个δ键，孤电子对个数=$\frac{1}{2}$×（6-2×2）=1，价层电子对数为3，为sp²杂化，分子构型为V形，SO₃^2-中孤对电子为$\frac{1}{2}$（6+2-3×2）=1，σ 键电子对为3，则S原子采取sp³杂化，空间构型为三角锥形，故C错误；
D．HCHO结构式为，含2个C-H键和1个C=O键，一个单键为一个σ键，一个双键中含一个σ键，一个π键，则含3个σ键、1个π键，故D错误；
故答案为：B；
（2）①O₂和O₂⁺电子数分别为16、15，键能分别为：494kj/mol、628kj/mol，说明电子数越多键能越小，其键长分别为1.21×10^-10m、1.12×10^-10m，键长越短，键能越大，O₂^2-和O₂成键所用电子数分别为2、4个，电子数越多键能越小，键长越短，键能越大，其键长分别为1.49×10^-10m、1.28×10^-10m，所以b＞a，即d＞c＞b＞a，
故答案为：d＞c＞b＞a；键长越长，键能越小；
②A．O₂、O₂^2-键长分别为：1.21×10^-10m、1.49×10^-10m，键长越短，键能越大，键能越大，微粒越稳定，O₂不及O₂^2-稳定，故A错误；
B．O₂中，O=O键的键能为494kJ•mol^-1，故B错误；
C．O₂^2-中，氧原子之间形成的是非极性共价单键，并且有1对共用电子，即为，不存在π键，故C错误；
D．O₃中含有π键，O₂转化为O₃时既有σ键断裂，也有π键形成，故D错误；
故答案为：A；   
（3）根据题意，每个硅形成的这3个键中，必然有1个双键，这样每个硅原子最外层才满足8电子稳定结构．显然，双键数应该是Si原子数的一半，而每个双键有1个π键，显然π键数目为30．
故答案：30．

点评 本题考查化学键类型、微粒空间构型、键能、键长等知识点，注意判断中心原子的价层电子对以及孤对电子数的判断、注意利用均摊法计算共价键数目，题目难度中等．