Question

第28屆國際地質(zhì)大會提供的資料顯示，海底有大量的天然氣水合物，可滿足人類1000年的能源需要．天然氣水合物是一種晶體，晶體中平均每46個水分子構(gòu)建成8個籠，每個籠可容納1個CH₄分子或1個游離H₂O分子．根據(jù)上述信息，完成下面兩題：
（1）下列關(guān)于天然氣水合物中兩種分子描述正確的是

 

A．兩種都是極性分子
B．兩種都是非極性分子
C．H₂O是極性分子，CH₄是非極性分子
D．其中氧原子和碳原子的雜化方式分別為sp²和sp³
E．其中氧原子和碳原子的雜化方式均為sp³
（2）晶體中每8個籠只有6個容納了CH₄分子，另外2個籠被游離H₂O分子填充，則天然氣水合物的平均組成可表示為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：

分析：（1）分子結(jié)構(gòu)不對稱，正負(fù)電荷的中心不重合的分子為極性分子，而結(jié)構(gòu)對稱且正負(fù)電荷的中心重合的分子為非極性分子，根據(jù)價層電子對數(shù)判斷雜化方式；
（2）每8個籠由46個H₂O分子構(gòu)成框架，其中容納6個CH₄分子和2個H₂O分子．可判斷每8個籠共48個H₂O分子和6個CH₄分子；據(jù)此推斷可表示可燃冰的平均組成的化學(xué)式．

解答： 解：水分子的空間構(gòu)型為V型結(jié)構(gòu)，正負(fù)電荷的中心不重合，屬于極性分子；甲烷的空間構(gòu)型為正四面體，C原子位于結(jié)構(gòu)的中間，帶負(fù)電，4個H原子位于四周，各帶正電，但由于正四面體為空間對稱結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)對稱且正負(fù)電荷的中心重合，屬于非極性分子；水分子中中心原子O的價層電子對數(shù)=2+

6-1×2

2

=4，故氧原子為sp³雜化，甲烷中中心原子C價層電子對數(shù)=4+

4-1×4

2

=4，故碳原子為sp³雜化，故答案為：CE；
（2）晶體中每8個籠只有6個容納了CH₄分子，另外2個籠被游離H₂O分子填充，因此6個籠中有6個甲烷分子，水分子46+2=48，共48個H₂O，則天然氣水合物平均分子組成可表示為CH₄?8H₂O或6CH₄?48H₂O，故答案為：CH₄?8H₂O或6CH₄?48H₂O．

點(diǎn)評：本題是一道應(yīng)用型信息題，解題時要把握題給信息的實質(zhì)，結(jié)合新舊知識，對需解答的問題進(jìn)行分析、辨別，它側(cè)重考查學(xué)生接受并運(yùn)用新信息解決問題的能力，題目難度中等．