Question

【題目】甲醇（CH3OH）有很多用途。回答下列問題：

I．甲醇可用于制取甲醛（HCHO）。

（1）甲醇的沸點為64 ℃，甲醛的沸點為-21 ℃，甲醇的沸點較高的原因是__________。

（2）甲醇分子中采用sp3雜化的原子有____________(填元素符號)；甲醛分子中σ鍵與π鍵之比為_____________。

II．直接甲醇燃料電池(DMFC)因其具有質(zhì)量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、比能量密度高、低溫操作等優(yōu)點，DMFC陽極普遍采用以鉑（Pt）為基礎(chǔ) 的二元催化劑，如Pt-Cr合金等。

（3）基態(tài)Cr原子的未成對電子數(shù)為______________。

（4）與鉻同周期的所有元素中基態(tài)原子最外層電子數(shù)與鉻原子相同的元素是_______。（填元素符號）

（5）已知金屬鉑晶胞結(jié)構(gòu)如右圖所示。催化劑的XRD圖譜分析認(rèn)為：當(dāng)鉑中摻入Cr原子后，Cr替代了晶胞面心位置上的Pt，該催化劑的化學(xué)式為_______，晶體中與1個Pt原子相緊鄰的Cr原子有_____個。

（6）若鉑原子半徑為r pm，鉑摩爾質(zhì)量為M g·mol－1，鉑晶體的密度為ρ g·cm－3，則阿伏加德羅常數(shù)NA為_____mol－1（用有關(guān)字母列出計算式即可）。

Answer 1

【答案】 甲醇分子間存在著氫鍵 C、O 3∶1 6 K、Cu PtCr3或Cr3Pt 12 （或其它合理答案）

【解析】I.（1）甲醇分子之間形成了分子間氫鍵，甲醛分子間只是分子間作用力，而沒有形成氫鍵，故甲醇的沸點高。

（2）甲醇分子內(nèi)碳原子形成4個σ鍵，雜化方式為sp3雜化，甲醇分子內(nèi)O原子形成2個σ鍵，另有2對孤電子，雜化方式為sp3雜化；甲醛分子中含有1個碳氧雙鍵，2個碳?xì)鋯捂I，共有3個σ鍵，1個π鍵，故為：3:1。

II.（3）Cr基態(tài)原子的價電子排布是3d54S1，所以，未成對電子有6個。

（4）24號Cr元素核外24個電子，最后6個電子的排布有兩種可能：3d44s2或3d54s1。根據(jù)半滿、全滿規(guī)則可知后者更穩(wěn)定。同理，可知同周期最外層只有1個電子的除了K，還有3d104s1的Cu。

（5）由圖知，金屬鉑晶胞中原子為：8× +6× =4，當(dāng)鉑中摻入Cr原子后，Cr替代了晶胞面心位置上的Pt，化學(xué)式為：PtCr3或Cr3Pt；該晶胞為面心立方堆積，晶體中與1個Pt原子相緊鄰的Cr原子有12個。

（6）面心立方結(jié)構(gòu)的晶體，其配位數(shù)是12，因為以某一原子為原點，離它最近的（即第一近鄰）有12個原子，故答案為：12；鉑晶體為面心立方最密堆積，則每個晶胞中含有鉑的原子：8× +6× =4，鉑原子半徑為r pm=r×10-10cm，晶體鉑的密度為ρg·cm－3，晶胞的邊長為d， d=4r，d=2r pm=2×r×10-10cm，晶胞的體積是d3，則ρd3= ，即：ρ（2×r×10-10）3=，解得：NA=。