Question

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）根据等电子原理，写出CO分子的结构式

 

．
（2）甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制Cu（OH）₂的碱性溶液共热生成Cu₂O沉淀．
①写出甲醇催化氧化制甲醛的化学方程式

 

；
②已知乙醛与新制Cu（OH）₂反应的化学方程式为：CH₃CHO+Cu（OH）₂

△

Cu₂O↓+CH₃COOH+H₂O（未配平），试写出甲醛与过量新制Cu（OH）₂反应的化学方程式，并配平

 

．
③甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是

 

．
④甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为

 

，甲醛分子的空间构型是

 

．
⑤如图是Cu₂O的晶胞结构示意图，其中，黑球代表

 

（填Cu或O）原子．

Answer 1

考点：“等电子原理”的应用,晶胞的计算,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）根据等电子原理来书写CO的结构式；
（2）①甲醇发生催化氧化生成甲醛和水；
②甲醛和新制氢氧化铜反应是利用了醛基的性质，甲醛和新制氢氧化铜反应生成氧化亚铜、二氧化碳和水；
③利用氢键来解释物质的沸点；
④利用氢键来解释物质的沸点，利用甲醛中的成键来分析碳原子的杂化类型；利用杂化类型来分析空间结构；
⑤利用晶胞结构图，根据铜原子的数目来分析其位置．

解答： 解：（1）依据等电子原理，可知CO与N₂为等电子体，N₂分子的结构式为N≡N，互为等电子体分子的结构相似，则CO的结构式为C≡O；
故答案为：C≡O；
（2）①甲醇发生催化氧化生成甲醛和水，反应的方程式为：2CH₃OH+O₂

Cu/Ag

△

2HCHO+2H₂O；
故答案为：2CH₃OH+O₂

Cu/Ag

△

2HCHO+2H₂O；
②甲醛和新制氢氧化铜反应是利用了醛基的性质，甲醛和新制氢氧化铜反应生成氧化亚铜、二氧化碳和水，甲醛和新制氢氧化铜反应方程式为：HCHO+4Cu（OH）₂

△

2Cu₂O+5H₂O+CO₂↑；
故答案为：HCHO+4Cu（OH）₂

△

2Cu₂O+5H₂O+CO₂↑；
③甲醇分子之间形成了分子间氢键，甲醛分子间只是分子间作用力，而没有形成氢键，故甲醇的沸点高；
故答案为：甲醇分子间形成氢键；
④甲醛分子中含有碳氧双键，共有3个σ键，则碳原子轨道的杂化类型为sp²杂化；
故答案为：sp²杂化；平面三角形；
⑤在氧化亚铜晶胞中，白球的数目为8×

1

8

+1=2，黑球的数目为4，即白球数目：黑球数目=1：2，故黑球为铜原子．
故答案为：Cu．

点评：本题主要考查等电子体原理、分子间作用力、杂化轨道、分子的平面构型，注重了对物质结构中常考考点的综合，学生易错点在电子排布中3d与4s的书写上及杂化类型的判断上．