Question

【題目】科學(xué)家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉(zhuǎn)化和利用。請回答下列問題：

（1）處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用____________形象化描述。在基態(tài)14C原子中，核外存在___________對自旋相反的電子。

（2）CH4和CO2所含的三種元素電負性從小到大的順序為__________________________。

（3）一定條件下，CH4和CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如下圖所示)的水合物晶體，其相關(guān)參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物俗稱“可燃冰”。

參數(shù) 分子	分子直徑/nm	分子與H2O的結(jié)合能E/kJ·mol－1
CH4	0.436	16.40
CO2	0.512	29.91

①下列關(guān)于CH4和CO2的說法正確的是________(填序號)。

a．CO2分子中含有2個σ鍵和2個π鍵

b．CH4分子中含有極性共價鍵，是極性分子

c．因為碳氫鍵鍵能小于碳氧鍵，所以CH4熔點低于CO2

d．CH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp

②為開采深海海底的“可燃冰”，有科學(xué)家提出用CO2置換CH4的設(shè)想。已知上圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0. 586 nm，根據(jù)上述圖表所提供的數(shù)據(jù)分析，提出該設(shè)想的依據(jù)是______________________________________。

Answer 1

【答案】 電子云 2 H、C、O ad CO2的分子直徑小于籠狀空腔直徑，且與H2O的結(jié)合力大于CH4

【解析】試題分析：本題考查電子云的概念、電負性的比較、σ鍵和π鍵的判斷、雜化方式的判斷、熔點高低的比較等。

（1）處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概念密度分布可用電子云形象化描述。基態(tài)14C原子的軌道表示式為，核外存在2對自旋相反的電子。

（2）CH4中C為-4價，H為+1價，電負性：CH；非金屬性：OC，電負性：OC；C、H、O三種元素電負性由小到大的順序為：HCO。

（3）①a項，CO2的結(jié)構(gòu)式為O=C=O，CO2分子中含有2個σ鍵和2個π鍵，a項正確；b項，CH4分子中含極性共價鍵，由于CH4為正四面體結(jié)構(gòu)，CH4分子中正電中心和負電中心重合，CH4為非極性分子，b項錯誤；c項，CH4的相對分子質(zhì)量小于CO2的相對分子質(zhì)量，CH4分子間作用力小于CO2分子間作用力，CH4的熔點低于CO2，c項錯誤；d項，CH4中碳原子采取sp3雜化，CO2中碳原子采取sp雜化，d項正確；答案選ad。

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，CO2的分子直徑（0.512nm）小于籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑（0.586nm），CO2與H2O的結(jié)合能（29.91kJ/mol）大于CH4與H2O的結(jié)合能（16.40kJ/mol），所以可用CO2置換“可燃冰”中的CH4。