Question

【题目】研究含碳化合物的结构与性质，对生产、科研等具有重要意义。

(1)某同学画出基态碳原子的核外电子排布图：，该电子排布图违背了__；CH3+、-CH3、CH3-都是重要的有机反应中间体。CH3+、CH3-的空间构型分别为___、____。

(2)冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚，其结构如图所示。它们能与碱金属离子作用，并且随着环的大小不同而与不同金属离子作用。

①Li+与X的空腔大小相近，恰好能进入到X的环内，且Li+与氧原子的一对孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。基态锂离子核外能量最高的电子所处能层符号为___________；

②冠醚Y能与K+形成稳定结构，但不能与Li+形成稳定结构。理由是___________。

③烯烃难溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若烯烃中溶入冠醚Z，氧化效果明显提升。

i.水分子中氧的杂化轨道的空间构型是___________，H－O键键角___________(填“＞”“＜”或“=”)109°28′

ii.已知：冠醚Z与KMnO4可以发生下图所示的变化。加入冠醚Z后，烯烃的氧化效果明显提升的原因是___________。

Answer 1

【答案】洪特规则 平面三角形 三角锥形 K Li+半径比Y的空腔小得多，不易与空腔内氧原子的孤电子对作用形成稳定结构 正四面体 ＜ 冠醚可溶于烯烃，进入冠醚中的K+因静电作用将MnO4－带入烯烃中，增大烯烃与MnO4－接触机会，提升氧化效果

【解析】

(1)当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同；根据价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数计算判断；

(2)①基态锂离子核外只有1s能级上有电子；②冠醚Y空腔较大，Li+半径较小；③i．水分子中氧原子的价层电子对个数是4；水分子中O原子含有2个孤电子对，孤电子对之间的排斥力大于成键电子对和孤电子对之间的排斥力；ii．根据相似相溶原理分析解答。

(1)2p轨道上的2个电子没有分占不同轨道，该电子排布图违背了洪特规则；CH3+中心碳原子的价层电子对个数=3+=3，采用sp2杂化，为平面三角形结构，而CH3-中心碳原子的价层电子对个数=3+=4，采用sp3杂化，为三角锥形，故答案为：洪特规则；平面三角形；三角锥形；

(2)①基态锂离子核外只有1s能级上有电子，为K层上的电子，所以其能层符号为K，故答案为：K；

②冠醚Y空腔较大，Li+半径较小，Li+半径远远小于Y空腔，导致该离子不易与氧原子的孤电子对形成配位键，所以得不到稳定结构，故答案为：Li+半径比Y的空腔小很多，不易与空腔内O原子的孤电子对作用形成稳定结构；

③i．水分子中氧原子的价层电子对个数是4，采用sp3杂化，含有2个孤电子对，氧的杂化轨道的空间构型为四面体；水分子中O原子含有2个孤电子对，孤电子对之间的排斥力大于成键电子对和孤电子对之间的排斥力，导致水分子中键角小于甲烷分子之间键角，小于109°28′，故答案为：四面体；＜；

ii．根据相似相溶原理知，冠醚可溶于烯烃，加入冠醚中的钾离子因静电作用将高锰酸根离子带入烯烃中，增大反应物的接触面积，提高氧化效果，故答案为：冠醚可溶于烯烃，加入冠醚中的钾离子因静电作用将高锰酸根离子带入烯烃中，增大反应物的接触面积，提高氧化效果。