Question

氢原子是最轻的原子，人们曾预言它可能是所有元素之母。碳是地球上组成生命的最基本的元素之一。按要求回答：

（1）宇宙中含量最多的元素是氢和______。基态碳原子的核外电子占有______个原子轨道。

（2）光化学烟雾中除了含有NOx外，还含有HCOOH、（PAN）等二次污染物。

①PAN中C的杂化方式有______。1mol PAN中含有的σ键数目为______。组成PAN的元素的电负性大小顺序为______。

②相同压强下，HCOOH的沸点比CH₃OCH₃______（填“高”或“低”），

（3）水溶液中有H₃O⁺、、等微粒的形式。请画出的结构式：______。

Answer

氦 4 sp2 、sp3 10NA（或6.02×1024） O>N>C>H 高

【解析】

判断有机物中C原子的杂化方式可以根据有机物中C的成键方式进行判断；计算键数目时，要注意一个双键中含有一个键；比较由分子构成的物质的沸点大小时，可以从摩尔质量，氢键以及结构中支链个数这几个角度入手分析；书写的结构时，要清楚其是由水合氢离子与水分子通过氢键形成的。

(1)宇宙中氢元素占88.6%、氦占11.1%，宇宙中含量最多的元素是氢和氦；C的电子排布为1s22s22p2，s能级只有1个轨道，p能级有3个轨道，基态原子电子排布满足洪特规则，因此基态碳原子的2p能级有两个轨道被占据，基态碳原子核外电子总计占有4个轨道；

(2)①PAN分子中，C原子形成了单键和双键，形成4条单键的碳原子，其键角约为109°28′，形成一个双键的碳原子，其键角约为120°，因此碳原子的杂化类型有sp3、sp2；一个双键含有一个σ键，由PAN结构可知，一个PAN分子中含有10个σ键，所以1mol PAN中含有的σ键数目为10NA；PAN分子中含有C、H、N、O元素，元素的非金属性越强，其电负性越大，则电负性：O＞N＞C＞H；

②由于HCOOH存在分子间氢键，CH3OCH3只存在分子间作用力，所以HCOOH的沸点比CH3OCH3高；

(3)是由水分子和水合氢离子通过氢键形成的微粒，则的结构式为：。