Question

甲烷、甲醇、肼（N₂H₄）、氨和氢气等都可作为燃料电池的燃料．
（1）与甲醇互为等电子体的有机物分子式为：

CH₃SH

，甲醇的熔、沸点比甲烷的熔、沸点高，其主要原因是：

甲醇分子之间有氢键

．
（2）N₂H₄中N-N键键能_

＞

_（选填“＞”或“＜”或“=”）CH₃CH₃中C-C键键能，工业上将NH₃、（CH₃）₂CO与氯气反应后水解制取N₂H₄，（CH₃）₂CO中碳原子轨道的杂化类型为：

sp³杂化

、

sp²杂化

，1mol （CH₃）₂CO中的π键数目为：

6.02×10²³

．
（3）用钛锰储氢合金储氢，与高压氢气钢瓶相比，具有重量轻、体积小的优点．锰原子外围电子排布式为：

3d⁵4s²

．金属钛的晶胞是面心立方结构（如图），则钛晶体的1个 晶胞中钛原子数为：

4

，钛原子的配位数为：

12

．

Answer 1

分析：（1）根据原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体以及同主族元素的最外层电子数相同；根据形成氢键的条件来分析甲醇沸点高的原因；
（2）根据原子半径越小，形成的共价键越稳固，化学键键能越大；
（CH₃）₂CO中甲基上的碳原子周围与4个原子相连，呈四面体结构，所以杂化方式是sp³；（CH₃）₂CO中羰基上的碳原子周围与3个原子相连，呈平面三角形结构，所以杂化方式是sp²；
1个（CH₃）₂CO中含有8个单键，1个双键，1个单键是1个σ键，1个双键中含有1个π键和1个σ键；
（3）根据电子排布式的书写方法写出锰原子电子排布式，然后再写出外围电子排布式；利用晶胞的均摊法计算：在晶胞里面的原子记为一个、在面上的原子记为1/2个、在楞上的原子记为1/4个、在顶角上的原子记为1/8个．

解答：解：（1）氧和硫为同主族元素，最外层电子数相同，与甲醇互为等电子体的有机物分子式为：CH₃SH，
甲醇中含有-OH，氧元素的电负性较大，原子半径小，可以形成氢键，所以甲醇的熔、沸点比甲烷的熔、沸点高，
故答案为：CH₃SH；甲醇分子之间有氢键；
（2）氮原子的半径比碳原子的半径小，形成的共价键N-N比C-C稳固，所以N₂H₄中N-N键键能大于CH₃CH₃中C-C键键能；
（CH₃）₂CO中甲基上的碳原子周围与4个原子相连，呈四面体结构，所以杂化方式是sp³；（CH₃）₂CO中羰基上的碳原子周围与3个原子相连，呈平面三角形结构，所以杂化方式是sp²；
1个（CH₃）₂CO中含有1个π键，所以1mol （CH₃）₂CO中的π键数目为：6.02×10²³，
故答案为：＞；sp³杂化；sp²杂化；6.02×10²³；
（3）Mn原子核外共25个电子，按照能量最低原则电子先填入能量最低的1s轨道，填满后再依次填入能量较高的轨道，其电子排布式为：1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3d⁵4S²，外围电子排布式为：3d⁵4s²；金属钛晶胞中，钛原子位于晶胞的顶点和面心位置，则晶胞中含有钛原子的数目为：8×

1

8

+6×

1

2

=4，由于钛原子位于晶胞的顶点，为8个晶胞共有，晶胞中两个距离最近的钛原子为顶点和面心位置，故每个钛原子周围距离相等且最近的有8×

3

2

个，故答案为：3d⁵4s²；4；12．

点评：本题考查杂化类型和晶体结构的分析，做题时注意晶胞的分析多利用均摊法，题目较为综合，难度一般．