Question

第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需要．天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH₄分子或1个游离H₂O分子．根据上述信息，完成下面两题：
（1）下列关于天然气水合物中两种分子描述正确的是

 

A．两种都是极性分子
B．两种都是非极性分子
C．H₂O是极性分子，CH₄是非极性分子
D．其中氧原子和碳原子的杂化方式分别为sp²和sp³
E．其中氧原子和碳原子的杂化方式均为sp³
（2）晶体中每8个笼只有6个容纳了CH₄分子，另外2个笼被游离H₂O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为

 

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Answer 1

考点：原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：

分析：（1）分子结构不对称，正负电荷的中心不重合的分子为极性分子，而结构对称且正负电荷的中心重合的分子为非极性分子，根据价层电子对数判断杂化方式；
（2）每8个笼由46个H₂O分子构成框架，其中容纳6个CH₄分子和2个H₂O分子．可判断每8个笼共48个H₂O分子和6个CH₄分子；据此推断可表示可燃冰的平均组成的化学式．

解答： 解：水分子的空间构型为V型结构，正负电荷的中心不重合，属于极性分子；甲烷的空间构型为正四面体，C原子位于结构的中间，带负电，4个H原子位于四周，各带正电，但由于正四面体为空间对称结构，结构对称且正负电荷的中心重合，属于非极性分子；水分子中中心原子O的价层电子对数=2+

6-1×2

2

=4，故氧原子为sp³杂化，甲烷中中心原子C价层电子对数=4+

4-1×4

2

=4，故碳原子为sp³杂化，故答案为：CE；
（2）晶体中每8个笼只有6个容纳了CH₄分子，另外2个笼被游离H₂O分子填充，因此6个笼中有6个甲烷分子，水分子46+2=48，共48个H₂O，则天然气水合物平均分子组成可表示为CH₄?8H₂O或6CH₄?48H₂O，故答案为：CH₄?8H₂O或6CH₄?48H₂O．

点评：本题是一道应用型信息题，解题时要把握题给信息的实质，结合新旧知识，对需解答的问题进行分析、辨别，它侧重考查学生接受并运用新信息解决问题的能力，题目难度中等．