Question

【題目】科學家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉化和利用。

（1）CH4和CO2所含的三種元素電負性從小到大的順序為______。

（2）下列關于CH4和CO2的說法正確的是______（填序號）。

a．固態(tài)CO2屬于分子晶體

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

（3）在Ni基催化劑作用下，CH4和CO2反應可獲得化工原料CO和H2。

①基態(tài)Ni原子的電子排布式為____________，Ni該元素位于元素周期表的第___族。

②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni（CO）4，1mol Ni（CO）4中含有_____molσ鍵。

（4）一定條件下，CH4和CO2都能與H2O形成籠狀結構（如圖所示）的水合物晶體，其相關參數(shù)見下表．CH4與H2O形成的水合物俗稱“可燃冰”。

①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是______。

②為開采深海海底的“可燃冰”，有科學家提出用CO2置換CH4的設想．已知圖中籠狀結構的空腔直徑為0.586nm，根據(jù)上述圖表，從物質結構及性質的角度分析，該設想的依據(jù)是___________________________。

Answer 1

【答案】 H＜C＜O ad [Ar]3d84s2 VⅢ 8 氫鍵，范德華力 二氧化碳的分子直徑小于籠狀結構的空腔直徑，且二氧化碳與水的結合能力強于甲烷

【解析】（1）元素的非金屬性越強，其電負性就越大。在CH4和CO2所含的H、C、O三種元素中，元素的非金屬性由強到弱的順序是O>C>H，所以元素的電負性從小到大的順序為H<C<O；（2）a．固態(tài)CO2是由CO2分子通過分子間作用力結合形成的分子晶體，正確。B.在CH4分子中含有不同種非金屬元素形成的C-H極性共價鍵，由于該分子中各個共價鍵空間排列對稱，該分子是正四面體型的結構的分子，因此該反應是非極性分子，錯誤。c．CH4和CO2都是由分子構成的分子晶體，分子之間通過分子間作用力結合，分子間作用力越強，物質的熔、沸點就越高，物質的熔沸點高低與分子內的化學鍵的強弱無關，錯誤。d．CH4分子中碳原子形成的都是σ鍵，碳原子的雜化類型是sp3的雜化，而CO2分子中C原子與兩個氧原子個形成了四個共價鍵，兩個σ鍵，兩個π鍵，碳原子的雜化類型是sp雜化，正確。故答案選a、d；（3）①28號元素Ni的基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar] 3d84s2；，該元素位于元素周期表的第四周期第VIII族。②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4，在每個配位體中含有一個σ鍵，在每個配位體與中心原子之間形成一個σ鍵，所以1mol Ni(CO)4中含有8molσ鍵。（4）①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是分子間作用力和氫鍵，分子間作用力也叫范德華力。②根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，籠狀空腔的直徑是0. 586nm，而CO2分子的直徑是0. 512nm，大于分子的直徑，而且CO2與水分子之間的結合力大于CH4，因此可以實現(xiàn)用CO2置換CH4的設想。