Question

生物質能是一種潔凈、可再生能源。生物質氣(主要成分為 CO、CO₂、H₂等)與 H₂混合，催化合成甲醇是生物質能利用的方法之一。
(1)上述反應的催化劑含有 Cu、Zn、Al 等元素。寫出基態 Cu²⁺離子的核外電子排布式_______________________________________;
(2)根據等電子原理，寫出 CO 分子的結構式______________________;
(3)甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛與新制 Cu(OH)₂的堿性溶液反應生成 Cu₂O 沉淀。
①甲醛分子中碳原子軌道的雜化類型為_____________________;
②甲醛分子的空間構型是__________________；
③ 1 mol 甲醛分子中 σ 鍵的數目為__________________。

Answer 1

(5分) (1)1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹ 或［Ar］3d⁹         (2)C≡O
(3)①sp²雜化        ②平面三角形；  ③3N_A或1.806×10²⁴【每空1分】

試題分析：（1）銅的原子序數是29，則根據構造原理可知，基態 Cu²⁺離子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹ 或［Ar］3d⁹。
（2）原子數和電子數分別都相等的是等電子體，則與CO互為等電子體的是氮氣，是由根據氮氣的結構式可知，CO的結構式是C≡O。
（3）①甲醛是平面型結構，所以碳原子是sp2雜化。
②甲醛中中心原子碳原子含有的孤對電子對數是（4－2×1－1×2）÷2＝0，所以甲醛是平面三角形結構。
③由于雙鍵是由1個σ鍵與1個π鍵構成，而單鍵都是σ鍵，所以1 mol 甲醛分子中 σ 鍵的的物質的量是3mol，其數目為3N_A或1.806×10²⁴。
點評：該題是中等難度的試題，試題基礎性強，難易適中，貼近高考。在注重對基礎知識考查與鞏固的同時，主要是側重對學生解題能力與技巧的培養和訓練，有利于培養學生的靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，也有助于提高學生的創新思維能力和學習效率。該題的關鍵是明確構造原理的含義以及價層電子對互斥理論的應用。