Question

生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气(主要成分为CO、CO₂等)与H₂混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。

（1）①上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Cu原子的核外电子排布式：______。

②铜的一种氧化物晶胞中(结构如图所示)，所包含的Cu原子数目为______。

③其中O原子的配位数为______。

（2）根据等电子原理，写出CO分子的结构式______。

（3）甲醇催化氧化可得到甲醛(HCHO)，甲醛与新制Cu(OH)₂的碱性溶液反应生成Cu₂O沉淀。

①甲醇沸点比甲醛高得多的原因是______。

②甲醇分子中原子轨道的杂化类型为sp³的原子个数为______。

③甲醛分子的空间构型是______；1mol甲醛分子中σ键的数目为______。

④甲醇中C、H、O三种元素电负性由大到小的顺序为______。

⑤Cu₂O的熔点比Cu₂S高的原因是______。

Answer

1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 4 4 甲醇分子之间形成了分子间氢键，甲醛分子间只是分子间作用力，而没有形成氢键 2 平面三角形 3NA O＞C＞H 氧离子的半径小于硫离子的离子半径，Cu2O的晶格能更大，所以Cu2O的熔点比Cu2S的高

【解析】

（1）根据核外电子排不规律及晶胞结构分析解答；（2）根据等电子体原理分析解答；（3）根据氢键形成、电负性、晶格能等原理分析解答；根据价层电子对数及化学键类型分析解答；

（1）①Cu的原子序数为29，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，故答案为：1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；

②依据晶胞示意图可以看出Cu原子处于晶胞内部，所包含的Cu原子数目为4，故答案为：4；

③根据图示知，氧原子位于顶点、楞上、面心和体心，位于体心的O原子与4个Cu原子配位，故答案为：4；

（2）依据等电子原理，可知CO与N2为等电子体，N2分子的结构式为：，互为等电子体分子的结构相似，可写出CO的结构式为，故答案为：；

（3）①甲醇分子之间形成了分子间氢键，甲醛分子间只是分子间作用力，而没有形成氢键，故甲醇的沸点高，故答案为：甲醇分子之间形成了分子间氢键，甲醛分子间只是分子间作用力，而没有形成氢键；

②甲醇分子中的C原子和O原子价层电子对数为4，则杂化类型为sp3，故答案为：2；

③甲醛分子中C原子为sp2杂化，不含孤电子对，分子的空间构型为平面三角形；1mol甲醛分子中含有2mol碳氢σ键，1mol碳氧σ键，故含有键的物质的量为3mol，数目为3NA个；故答案为：平面三角形；3NA；

④非金属性越强电负性越大，同周期的C和O非金属性O强于C，则电负性O＞C＞H，故答案为：O＞C＞H；

⑤Cu2O和Cu2S同属于离子晶体，其阳离子相同、阴离子所带的电荷也相同，由于离子的半径小于硫离子的离子半径，所以Cu2O的晶格能大，熔点高，故答案为：氧离子的半径小于硫离子的离子半径，Cu2O的晶格能更大，所以Cu2O的熔点比Cu2S的高。