Question

用二氧化碳生产化工产品，有利于二氧化碳的大量回收。二氧化碳和乙二醇在ZnO或锌盐催化下可合成碳酸乙烯酯。

CO₂++H₂O

（1）锌基态原子核外电子排布式为_________；写出一种与CO₂互为等电子体的分子的化学式：__________。

（2）锌盐水溶液中Zn²⁺可与H₂O之间形成 [Zn（H₂O）₆]²⁺，提供空轨道的是_____（填微粒符号）。

（3）碳酸乙烯酯中碳原子杂化轨道类型为______；1mol碳酸乙烯酯中含有的键数目为______。

（4）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、H₂等）与H₂混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制Cu（OH）₂的碱性溶液反应生成Cu₂O沉淀。

①甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是____________；

②甲醛分子的空间构型是______________（用文字描述）；

（5）抗坏血酸的分子结构如图 1 所示，推测抗坏血酸在水中的溶解性：______（填“难溶于水”或“易溶于水”） ；一个Cu₂O 晶胞（见图 2）中，Cu 原子的数目为______    。

Answer

[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2 N2O Zn2+ sp2和sp3 10mol（或10×6.02×1023） 甲醇分子间可形成氢键 平面三角形 易溶于水 4

【解析】

(1)Zn原子核外电子数为30，根据能量最低原理书写核外电子排布式；原子数目和价电子总数相等的微粒互为等电子体；

(2)配离子中中心离子提供空轨道，配体提供孤对电子；

(3)碳酸乙烯酯中酯基中C原子形成3个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，亚甲基中C原子形成4个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为4；1mol碳酸乙烯酯中含有10mol共价键；

(4)①利用氢键来解释物质的沸点；

②利用杂化类型来分析空间结构；

(5)抗坏血酸中羟基属于亲水基，增大其水解性；依据均摊法计算黑球与白球个数，依据化学式Cu2O判断。

(1)Zn原子核外电子数为30，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2；N2O与CO2的原子数目和价电子数均相等，两者互为等电子体；

(2)Zn2+含有空轨道，H2O含有孤电子对，故Zn2+提供空轨道，H2O提供孤电子对，形成配离子[Zn(H2O)6]2+；

(3)碳酸乙烯酯中酯基中C原子形成3个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，碳原子采取sp2杂化，亚甲基中C原子形成4个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为4，则碳原子采取sp3杂化；1mol碳酸乙烯酯中含有10mol共价键，含有的σ键数目为：10×6.02×1023=6.02×1024；

(4)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；

②甲醛中碳原子价电子数为3+=3，无孤对电子，则碳原子采取sp2杂化，分子的空间构型为平面三角形；

(5)抗坏血酸中羟基属于亲水基，增大其水解性，所以抗坏血酸易溶于水；该晶胞中白色球个数=8×+1=2、黑色球个数为4，则白色球和黑色球个数之比=2:4=1:2，根据其化学式知，白色球表示O原子、黑色球表示Cu原子，则该晶胞中Cu原子数目为4。