Question

10．C、Cl、S、Ti、Fe、Cr元素的单质和化合物的应用研究是目前科学研究的前沿之一，请回答下列问题．
（1）Ti（BH₄）₂是一种重要的储氢材料．在基态Ti²⁺中，电子占据的最高能层符号为M，该能层具有的原子轨道数为9．
（2）CH₄中共用电子对偏向C，SiH₄中硅元素为+4价，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为C＞H＞Si．
（3）①甲醇（CH₃OH）分子内的O-C-H键角小于（填“大于”、“等于”或“小于”）甲醛（H₂C═O）分子内的O-C-H键角．
②ClO₂^-中心氯原子的杂化轨道类型为，写出CN^-的等电子体的分子式N₂（写出1个）．
③石墨烯的应用为电子行业的发展带来了重大的突破，其结构可以看作是单层的石墨，其中碳原子的杂化方式为sp²；
（4）根据表中的数据回答问题

有机物	甲醇（CH3OH）	丙烯（CH3CH=CH2）	一氟甲烷（CH3F）
相对分子质量	32	42	34
沸点/℃	64.7	-47.4	-78.2

①若只考虑相对分子质量，甲醇的沸点应低于-78.2，甲醇沸点高的原因是甲醇分子之间可以形成氢键
②1mol丙烯中所含σ键和π键数目之比为8：1
③一氟甲烷的空间构型为四面体型．

Answer 1

分析 （1）在基态Ti²⁺中，电子占据的最高能层符号为M，该能层具有的原子轨道数为9；
（2）根据共用电子对偏向电负性大的原子进行解答；
（3）①根据价层电子对互斥理论确定键角；②根据价层电子对互斥理论来确定其杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数；等电子体是具有相同的价电子数和相同原子数的微粒；③石墨烯中每个C原子价层电子对个数是3，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型；
（4）①分子间存在着氢键，熔、沸点升高；②单键为σ键，双键中具有1个σ键、1个π键；③甲烷为正四面体，一氟甲烷为四面体结构．

解答 解：（1）在基态Ti²⁺中，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²，电子占据的最高能层符号为M，该能层具有的原子轨道数为9，
故答案为：M；9；
（2）共用电子对偏向电负性大的原子，CH₄中共用电子对偏向C，则电负性C＞H；SiH₄中共用电子对偏向H，则电负性H＞Si，所以C、Si、H的电负性大小关系为：C＞H＞Si，
故答案为：C＞H＞Si；
（3）①甲醛中C原子形成3个σ键，为sp²杂化，是平面三角形结构，键角为120°，甲醇分子内碳原子形成4个σ键，无孤电子对，杂化方式为sp³杂化，是四面体结构，O-C-H键角约为109°28′，键角小于120°，所以甲醇分子内O-C-H键角比甲醛分子内O-C-H键角小，
故答案为：小于；
②ClO₂^-中心氯原子的价层电子对数=2+$\frac{7+1-2×2}{2}$=4，所以杂化方式为sp³杂化；N₂与CN^-具有相同的电子数目和原子数目的微粒，属于等电子体，
故答案为：sp³；N₂；
③石墨烯中每个C原子价层电子对个数是3，根据价层电子对互斥理论知C原子杂化类型为sp²，
故答案为：sp²；
（4）①甲醇分子间存在着氢键，沸点升高，
故答案为：甲醇分子之间可以形成氢键；
②1mol丙烯（CH₂=CH-CH₃）分子中含有6mol碳氢σ键、1mol碳碳σ键，1mol碳碳双键中含有1molσ键和1molπ键，所以1mol丙烯中含有8molσ键、1molπ键，σ键和π键数目之比为8：1，
故答案为：8：1；
③甲烷为正四面体，四个碳氢键键长相等，一氟甲烷为甲烷的一取代物，1个碳氟键与其它3个碳氢键不同，为四面体结构，
故答案为：四面体型．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及核外电子排布、元素电负性、键角大小比较、杂化等知识，熟练掌握基础知识并灵活运用基础知识解答问题是解本题关键，题目难度中等．