题目内容
【题目】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Zn原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甲醇的沸点比甲醛的高,其主要原因是 ;
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 ;
1mol甲醛分子中σ键的数目为 。
③在1个Cu2O 晶胞中(结构如图所示),
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所包含的Cu 原子数目为 。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s2 或[Ar]3d104s2
(2)C≡O(或
)
(3)① 甲醇分子之间形成氢键,sp2杂化 ②平面三角形 3NA ③4
【解析】(1)Zn的原子序数为30,在周期表中位于第四周期、ⅡB族,则其核外电子
排布式为:1s22s22p63s23p63d104s2 或[Ar]3d104s2。
(2)根据等电子原理,CO与N2属于等电子体,所以其分子结构相似,
由于N2的结构式为N≡N,所以CO也应为C≡O 。
(3)①由于醇羟基比醛基容易形成氢键,所以甲醇的沸点高于甲醛;
由于甲醛分子结构中每个碳原子只形成三个共价键,则应该是sp2杂化形式。
② 甲醛的结构式为
,所以甲醛的空间构型为平面三角形;
甲醛分子中的2个C-H键是σ键,C=O键中的一个键是σ键,另一个
则是π键,则一个甲醛分子中有2个σ键,所以1mol甲醛分子中σ键的
数目为3NA。
③由化学式Cu2O和晶胞模型可知,白球为氧原子,黑色球为铜原子,且铜
原子位于晶胞内部,所以1个Cu2O 晶胞中包含Cu 原子数目为4个。
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