Question

【題目】結構決定性質，研究物質的組成、結構對于學習物質的性質至關重要。

（1）如圖中每條折線表示周期表ⅣA～ⅦA族中的某一族元素氫化物的沸點變化，每個小黑點代表一種氫化物，其中a點、b點分別代表的是 ___________、___________ （寫化學式），a比b的沸點高的原因是__________________________________。

（2）在超高壓下，科學家用激光器將CO2加熱到1800K，成功制得了類似石英的CO2原子晶體。由此推測該CO2晶體中O—C—O鍵角為__________，與石英相比該晶體的熔點、沸點________（“更高”或“更低”），理由是_________________________________。

（3）利用銅萃取劑M可通過如下反應實現銅離子的富集:

①M所含元素的電負性由大到小順序為____，其中氮原子以__軌道與氧原子形成σ鍵。

②M與W（右圖）相比，M的水溶性較小，更利于Cu2+的萃取。M水溶性較小的主要原因是___________________________________。

（4）常用表示分子中的大π鍵，其中m代表參與形成大π鍵的原子數，n代表參與形成大π鍵的電子數，例如苯分子中的大π鍵可表示為。已知吡咯（下圖）中的各個原子均在同一平面內且吡咯分子中也含有大π鍵，請問：吡咯分子中的大π鍵應表示為________，吡咯分子中N原子的雜化類型為 ________，1mol吡咯分子中所含的σ鍵數目為________。

Answer 1

【答案】 H2O HF 水分子間形成的氫鍵數目較多 10928ˊ 更高 C原子半徑較小，C-O鍵鍵長較短，鍵能較大 O>N>C>H sp2雜化 M能形成分子內氫鍵，使溶解度減小 sp2 10NA

【解析】（1）a點、b點對應是第二周期IVA~VIIA族元素的氫化物，第二周期IVA~VIIA族元素的氫化物依次為CH4、NH3、H2O、HF，NH3、H2O、HF分子間都存在氫鍵，氫鍵的強度：NH3分子間氫鍵H2O分子間氫鍵HF分子間氫鍵，水分子間形成的氫鍵的數目比HF分子間形成氫鍵數目多，沸點：CH4NH3HFH2O（H2O的沸點為100℃），a點代表H2O，b點代表HF。

（2）CO2原子晶體類似石英，CO2晶體中O—C—O鍵角為10928ˊ。與石英相比，該晶體的熔點、沸點更高，因為：C原子半徑較小，C-O鍵鍵長較短，鍵能較大。

（3）①M中的元素有C、H、O、N，四種元素電負性由大到小的順序為ONCH。M中N原子形成1個C=N鍵和1個N-O鍵，N原子上還有1對孤電子對，N原子為sp2雜化。

②W能與H2O分子間形成氫鍵，M形成分子內氫鍵，使溶解度減小。

（4）吡咯分子中的各個原子均在同一平面內，吡咯分子中C和N都采用sp2雜化，每個C原子未參與雜化的2p軌道上有1個電子，N原子的sp2雜化軌道形成1個N-H鍵和2個N-C鍵，N原子的未參與雜化的2p軌道上有2個電子，吡咯中形成大π鍵的原子為4個C原子和1個N原子，形成大π鍵的電子數為4+2=6個。1個吡咯分子中含10個σ鍵。

（1）a點、b點對應是第二周期IVA~VIIA族元素的氫化物，第二周期IVA~VIIA族元素的氫化物依次為CH4、NH3、H2O、HF，NH3、H2O、HF分子間都存在氫鍵，氫鍵的強度：NH3分子間氫鍵H2O分子間氫鍵HF分子間氫鍵，水分子間形成的氫鍵的數目比HF分子間形成氫鍵數目多，沸點：CH4NH3HFH2O（H2O的沸點為100℃），a點代表H2O，b點代表HF。H2O比HF沸點高的原因是：水分子間形成的氫鍵的數目比HF分子間形成氫鍵數目多。

（2）CO2原晶體類似石英，其中C原子與4個O原子形成4個C—O鍵，CO2晶體中O—C—O鍵角為10928ˊ。與石英相比，該晶體的熔點、沸點更高，因為：CO2原子晶體和石英都屬于原子晶體，C原子半徑較小，C-O鍵鍵長較短，鍵能較大。

（3）①M中的元素有C、H、O、N，非金屬性ONCH，四種元素電負性由大到小的順序為ONCH。M中N原子形成1個C=N鍵和1個N-O鍵，N原子上還有1對孤電子對，N原子為sp2雜化，N原子以sp2雜化軌道與氧原子形成σ鍵。

② W能與H2O分子間形成氫鍵，M形成分子內氫鍵，使溶解度減小，M的水溶性更小。

（4）吡咯分子中的各個原子均在同一平面內，吡咯分子中C和N都采用sp2雜化，每個C原子未參與雜化的2p軌道上有1個電子，N原子的sp2雜化軌道形成1個N-H鍵和2個N-C鍵，N原子的未參與雜化的2p軌道上有2個電子，吡咯中形成大π鍵的原子為4個C原子和1個N原子，形成大π鍵的電子數為4+2=6個，吡咯中的大π鍵應表示為，吡咯分子中N原子為sp2雜化。1個吡咯分子中含10個σ鍵（3個碳碳σ鍵、2個碳氮σ鍵、4個碳氫σ鍵和1個氮氫σ鍵），1mol吡咯分子中所含σ鍵為10NA。