Question

11．碳族元素及其化合物广泛存在于自然界中．回答下列问题：
（1）CH₄是常见的温室气体，下列说法中正确的是a．（填字母序号）
a．可燃冰是天然气的水合物晶体，晶体内部存在的作用力有共价键、氢键和范德华力
b．构成可燃冰的两种分子化学键极性与分子极性均相同
c．CH₄分子中C-H键是s-p σ键
d．因为碳氢键键能小于氢氧键键能，所以CH₄熔点低于H₂O
（2）CS₂分子中的共价键，按电子云重叠方式的成键有σ键和π键两种，碳原子的杂化轨道类型是sp，写出一个与CS₂互为等电子体分子的结构式O=C=O．
（3）多硅氢化物的热稳定性小于同碳原子数烃的主要原因是：Si-Si键与C-C键、Si-H键与C-H相比，前者键长均更长，键能均更小，因此分子热稳定性差．
（4）CO能与金属Fe形成Fe（CO）_n，中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，n=5．

Answer 1

分析 （1）a．可燃冰中水分子间存在氢键；
b．水为极性分子，甲烷为非极性分子；
c．C原子的杂化轨道和氢原子的1s轨道重叠，形成C-Hσ键；
d．熔点与分子间作用力有关，与共价键无关；
（2）共价双键中含有一个σ键一个π键；根据C原子的价层电子对数判断；原子数和价电子数均相同的微粒互为等电子体；
（3）原子半径越大，共价键键长越长，共价键键能越小，分子越不稳定；
（4）Fe是26元素，其价电子数是8，每个配体CO分子提供电子数为2．

解答 解：（1）a．可燃冰是甲烷分子与水分子形成的晶体，其中水分子间存在氢键，水和甲烷中均含有共价键，甲烷分子间存在范德华力，故a正确；
b．水分子中存在极性共价键，分子结构不对称属于极性分子，甲烷分子中存在极性共价键，分子结构对称属于非极性分子，故b错误；
c．C原子中能量相近的2s轨道和3个2p轨道杂化形成sp³杂化轨道，与氢原子结合时，四个杂化轨道分别和四个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C-Hσ键，故c错误；
d．熔点与分子间作用力有关，与共价键无关，水分子间存在氢键熔点较高，甲烷分子间只有范德华力，没有氢键，熔点较低，故d错误；
故答案为：a；
（2）共价双键中含有一个σ键一个π键，CS₂分子的结构式为S=C=S，分子中含有双键，所以含有σ键和π键；CS₂中C原子的价层电子对数为2，属于sp杂化；原子数和价电子数均相同的微粒互为等电子体，则CS₂与CO₂互为等电子体，其结构为O=C=O；
故答案为：σ键、π键；sp；O=C=O；
（3）原子半径越大，共价键键长越长，共价键键能越小，分子越不稳定，已知Si原子的半径大于C原子的半径，则Si-Si键与C-C键、Si-H键与C-H相比，前者键长均更长，键能均更小，因此分子热稳定性差；
故答案为：Si-Si键与C-C键、Si-H键与C-H相比，前者键长均更长，键能均更小，因此分子热稳定性差；
（2）Fe是26元素，其价电子数是8，每个配体CO分子提供电子数为2，则8+2n=18，故n=5，
故答案为：5．

点评 本题考查了物质结构与性质，涉及氢键、分子的极性、杂化轨道理论及其应用、共价键的类型、等电子体、配合物等，题目难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．