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【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)冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。XYZ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。

Li+计与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)

a.基态锂离子核外能量最高的电子所处能层符号为___________

b.WLi+与孤对电子之间的作用属于___________(选填字母标号)

A.离子键 B.共价键 C.配位键 D.氢键 E.以上都不是

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

③烯烃难溶于水,被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若烯烃中溶人冠醚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___________HO键键角___________(”““=”)109°28′

ii.已知:冠醚ZKMnO4可以发生右图所示的变化。加入冠醚Z后,烯烃的氧化效果明显提升的原因是___________

(2)甲烷是重要的清洁能源,其晶体结构如图所示,晶胞参数为anm

①常温常压下不存在甲烷晶体。从微粒间相互作用的角度解释,其理由是___________

②甲烷分子的配位数为___________

A分子中碳原子的坐标参数为(000),则B分子的碳原子的坐标参数为___________

④甲烷晶体的密度为___________(g·cm3)

【答案】K C 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 小于 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。 甲烷是分子晶体,分子间作用力很小,熔沸点远低于常温。 12 -0.5a,0.5a,a 64×1021/(a NA)

【解析】

a.基态锂离子核外电子排布为1S2,所以核外能量最高的电子所处能层符号为K;

b.因为共用电子对由氧原子提供,与锂离子共用,所以属于配位键;

②根据Li+的半径比K+的半径小来回答;

③在水分子中,氧原子2s2px2py2pz 4个原子轨道通过sp3杂化形成4个杂化轨道,所以水分子中氧的杂化轨道的空间构型为正四面体构型;但在其中有2对未共用的电子对(称之为孤电子对)占据在两个sp3杂化轨道中。孤电子对所占用的杂化轨道电子云比较密集,对成键电子对所占的杂化轨道起了推斥和压缩的作用,以致两个O-H键间夹角被压缩成了104°45′,而不再是正四面体杂化的109°28′;

ii. 由相似相溶原理可知,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。

(2)①甲烷属于分子晶体,微粒间存在分子间作用力进行分析;

②根据晶胞可以看出,甲烷的晶胞结构为面心立方,所以甲烷的配位数为12;

A分子中碳原子的坐标参数为(000),则B分子的碳原子的坐标参数为(-0.5a,0.5a,a

④算出晶胞中甲烷分子的质量,再除以晶胞体积;

a.基态锂离子核外电子排布为1S2,所以核外能量最高的电子所处能层符号为K;

正确答案:K。

b.因为共用电子对由氧原子提供,与锂离子共用,所以属于配位键;

正确答案:C

②根据Li+的半径比K+的半径小来回答;

正确答案: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。

③在水分子中,氧原子2s2px2py2pz4个原子轨道通过sp3杂化形成4个杂化轨道,所以水分子中氧的杂化轨道的空间构型为正四面体构型;但在其中有2对未共用的电子对(称之为孤电子对)占据在两个sp3杂化轨道中。孤电子对所占用的杂化轨道电子云比较密集,对成键电子对所占的杂化轨道起了排斥和压缩的作用,以致两个O-H键间夹角被压缩成了104°45′,而不再是正四面体构型中的109°28′。

正确答案:正四面体

ii. 由相似相溶原理可知,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。

正确答案: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。

(2)①甲烷属于分子晶体,微粒间是分子间作用力进行分析;

正确答案:甲烷是分子晶体,分子间作用力很小,熔沸点远低于常温。

②根据晶胞可以看出,甲烷的晶胞结构为面心立方,所以甲烷的配位数为12;

正确答案:12

A分子中碳原子的坐标参数为(000),则B分子的碳原子的坐标参数为(-0.5a,0.5a,a

正确答案:(-0.5a,0.5a,a

④算出晶胞中甲烷分子的质量,再除以晶胞体积;

(1)晶胞中含有甲烷分子数为8×1/8+6×1/2=4个,质量为m(CH4)==64/NAg;(2)晶胞体积V=(a×10-7cm)3=a3×10-21cm3 。根据(1)(2)得到密度= m(CH4)/V=(64/NAg)/(a3×10-21cm3)=64×1021/(a3NA);

正确答案:64×1021/(a3NA)

练习册系列答案
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下列操作会使配制结果偏高的是_______(填序号)

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B 稀释的硫酸转移到容量瓶中后未洗涤烧杯

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实验步骤:

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请回答:

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