Question

[化学──选修物质结构与性质]为了比较温室效应气体对目前全球增温现象的影响，科学家通常引用“温室效应指数”，以二氧化碳为相对标准．表1有（A）至（I）共九种气体在大气中的体积百分比及其温室效应指数．结合表中列出的九种气体，试参与回答下列各题：

序号	物质	大气中的含量 （体积百分比）	温室效应指数
（A）	H2	2	0
（B）	O2	21	0
（C）	H2O	1	0.1
（D）	CO2	0.03	1
（E）	CH4	2×10-4	30
（F）	H2O	3×10-3	160
（G）	O3	4×10-5	2000
（H）	CCl3F	2.8×10-8	21000
（I）	CCl2F2	4.8×10-4	25000

（1）下列由极性键形成的极性分子是

 

A．N₂    B．O₂    C．H₂O    D．CO₂E．CH₄
（2）下列说法不正确的是

 

A．N₂O与CO₂，CCl₃F与CCl₂F₂互为等电子体
B．CCl₂F₂无同分异构体，说明其中碳原子采用sp³方式杂化
C．CH₄是目前引起温室效应的主要原因
D．H₂O沸点是九种物质中最高的，是因为水分子间能形成氢键
（3）在半导体生产或灭火剂的使用中，会向空气逸散气体如：NF₃、CHClFCF₃、C₃F₈，它们虽是微量的，有些确是强温室气体，下列推测不正确的是

 

A．由价层电子对互斥理论可确定NF₃分子呈三角锥形
B．C₃F₈在CCl₄中的溶解度比水中大
C．CHClFCF₃存在手性异构
D．第一电离能：N＜O＜F
（4）甲烷晶体的晶胞结构如图，下列有关说法正确的是

 

A．甲烷在常温下呈气态，说明甲烷晶体属于分子晶体
B．晶体中1个CH₄分子有12个紧邻的甲烷分子
C． CH₄晶体熔化时需克服共价键
D．可燃冰（8CH₄?46H₂O）是在低温高压下形成的晶体
（5）水能与多种过渡金属离子形成络合物，已知某红紫色络合物的组成为CoCl₃?5NH₃?H₂O．其水溶液显弱酸性，加入强碱并加热至沸腾有氨放出，同时产生Co₂O₃沉淀；加AgNO₃于该化合物溶液中，有AgCl沉淀生成，过滤后再加AgNO₃溶液于滤液中无变化，但加热至沸腾有AgCl沉淀生成，且其质量为第一次沉淀量的二分之一．则该配合物的化学式最可能为

 

A．[CoCl₂（NH₃）₄]Cl?NH₃?H₂O         B．[Co（NH₃）₅（H₂O）]Cl₃
C．[CoCl₂（NH₃）₃（H₂O）]Cl?2NH₃     D．[CoCl（NH₃）₅]Cl₂?H₂O
（6）题（5）中钴离子在基态时核外电子排布式为：

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,元素电离能、电负性的含义及应用,判断简单分子或离子的构型,配合物的成键情况,极性键和非极性键,原子轨道杂化方式及杂化类型判断,氢键的存在对物质性质的影响

专题：元素周期律与元素周期表专题,化学键与晶体结构

分析：（1）不同元素原子之间形成极性键，根据分子空间构型判断分子极性；
（2）A．原子总数相等，价电子总数或电子总数相等的微粒为等电子体；
B．CCl₂F₂无同分异构体，说明分子为四面体结构，据此判断；
C．目前引起温室效应的主要原因是二氧化碳；
D．都属于分子晶体，H₂O分子之间存在氢键，沸点最高；
（3）A．计算N原子价层电子对数与孤对电子判断NF₃分子空间构型；
B．有机物易溶于有机溶解；
C．存在手性碳原子分子有手性异构，连接4个不同基团或原子的碳原子为手性碳原子；
D．同周期自左而右元素第一电离能呈增大趋势，结合N元素2p能级为半满稳定结构分析；
（4）A．甲烷在常温下呈气态，说明甲烷沸点很低，晶体属于分子晶体；
B．以顶点甲烷分子为研究对象，与之最近的甲烷分子位于面心，每个甲烷分子为12个面共用；
C． CH₄晶体属于分子晶体；
D．常温下甲烷为气态、水为液态，形成可燃冰（8CH₄?46H₂O）晶体的条件应是低温高压；
（5）CoCl₃?5NH₃?H₂O水溶液加AgNO₃于该化合物溶液中，有AgCl沉淀生成，说明外界离子有Cl^-，过滤后再加AgNO₃溶液于滤液中无变化，但加热至沸腾有AgCl沉淀生成，说明配体中含有Cl^-，且其质量为第一次沉淀量的二分之一，说明外界离子有Cl^-与配体Cl^-之比为2：1，据此判断；
（6）上述（5）中钴离子为Co³⁺，离子核外电子数为24，根据构造原理书写．

解答： 解：（1）N₂、O₂ 不含极性键，为非极性分子，H₂O、CO₂、CH₄都含有极性键，H₂O为V型，分子不对称，为极性分子，CO₂为直线型、CH₄为正四面体型，为对称结构，属于非金属性分子，
故答案为：C；
（2）A．N₂O与CO₂原子总数相等且电子总数相等，二者为等电子体，CCl₃F与CCl₂F₂原子总数相等且价电子总数，二者互为等电子体，故A正确；
B．CCl₂F₂无同分异构体，说明分子为四面体结构，碳原子采用sp³方式杂化，故B正确；
C．目前引起温室效应的主要原因是二氧化碳，不是甲烷，故C错误；
D.9种物质都属于分子晶体，H₂O分子之间存在氢键，9种物质中水沸点最高，故D正确，
故答案为：C；
（3）A．NF₃分子中N原子价层电子对数=3+

5-1×3

2

=4、有1对孤电子对，故其为三角锥型空间构型，故A正确；
B．C₃F₈属于有机物，易溶于有机溶剂，C₃F₈在CCl₄中的溶解度比水中大，故B正确；
C．CHClFCF₃分子中存在手性碳原子（连接H原子的碳原子），故存在手性异构，故D正确；
D．同周期自左而右元素第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能O＜N＜F，故D错误，
故答案为：D；
（4）A．甲烷在常温下呈气态，说明甲烷沸点很低，晶体属于分子晶体，故A正确；
B．以顶点甲烷分子为研究对象，与之最近的甲烷分子位于面心，每个甲烷分子为12个面共用，故晶体中1个CH₄分子有12个紧邻的甲烷分子，故B正确；
C．CH₄晶体属于分子晶体，熔化时需克服分子间作用力，故C错误；
D．常温下甲烷为气态、水为液态，形成可燃冰（8CH₄?46H₂O）晶体的条件应是低温高压，故D正确，
故答案为：ABD；
（5）CoCl₃?5NH₃?H₂O水溶液加AgNO₃于该化合物溶液中，有AgCl沉淀生成，说明外界离子有Cl^-，过滤后再加AgNO₃溶液于滤液中无变化，但加热至沸腾有AgCl沉淀生成，说明配体中含有Cl^-，且其质量为第一次沉淀量的二分之一，说明外界离子有Cl^-与配体Cl^-之比为2：1，选项中只有D符合，
故答案为：D；
（6）上述（5）中钴离子为Co³⁺，离子核外电子数为24，其核外电子排布为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶．

点评：本题为物质结构与性质综合题目，涉及分子结构与性质、等电子体、价层电子对互斥理论、晶体结构与性质、晶胞结构、电离能、配合物、核外电子排布等，考查知识全面、覆盖广，难度中等，有利于考查学生对该模块主干知识的掌握情况．