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高中 | 杂化轨道理论题目答案及解析如下,仅供参考!
选修三
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的立体结构
杂化轨道理论
$\rm 1962$年,青年化学家巴特利特制备了第一种稀有气体化合物氟铂酸氙$\rm (XePtP_{6})$,震惊了化学界。
巴特利特制备该稀有气体化合物的反应为:$\rm Xe+PtF_{6}=Xe^{+}[PtF_{6}]^{-}$,产物中正离子的价电子排布式是 ,负离子中$\rm Pt$和$\rm F$之间的作用力为 。
$\\rm 5s^{2}5p^{5}$ ; 配位键
"]]$\rm Xe+PtF_{6}=Xe^{+}[PtF_{6}]^{-}$,产物中正离子是$\rm Xe^{+}$,$\rm Xe$失去最外层的$\rm 1$个电子得到$\rm Xe^{+}$,$\rm Xe^{+}$电子排布式是$\rm 5s^{2}5p^{5}$;负离子中$\rm Pt$提供空轨道、$\rm F$提供孤电子对,$\rm Pt$和$\rm F$之间的作用力为配位键;
后来人们又合成了诸多氙的化合物,$\rm XeF_{4}$就是其中一种,它能将全氟丙烯氟化为全氟丙烷:$\rm XeF_{4}+2CF_{3}CF=CF_{2}=2CF_{3}CF_{2}CF_{3}+Xe$.在该反应中,部分碳原子的杂化方式由 杂化转变为 杂化。
$\\rm sp^{2}$ ; $\\rm sp^{3}$
"]]全氟丙烯中单键碳杂化方式为$\rm sp^{3}$,双键碳杂化方式为$\rm sp^{2}$,全氟丙烷中只有单键碳,碳原子杂化方式全是$\rm sp^{3}$,部分碳原子的杂化方式由$\rm sp^{2}$杂化转变为$\rm sp^{3}$杂化;
$\rm XeF_{4}$可与水反应生成$\rm XeO_{3}$。判断$\rm XeO_{3}$中价层电子对的空间结构为 ,$\rm XeO_{3}$是 $\rm ($选填“极性”或“非极性”$\rm )$分子。
正四面体 ; 极性
"]]$\rm )XeO_{3}$中$\rm Xe$价层电子对数$\rm =3+\dfrac{8-3\times 2}{2}\rm =4$,价层电子对的空间结构为正四面体,有$\rm 1$个孤电子对,空间构型为三角锥形,是极性分子;
$\rm Xe$与$\rm F_{2}$反应可生成$\rm XeF_{2}$、$\rm XeF_{4}$和$\rm XeF_{6}$气体,现有一个$\rm 50$ $\rm L$的容器,投入$\rm 1$ $\rm mol$ $\rm Xe$和$\rm 9$ $\rm mol$ $\rm F_{2}$,反应后还剩余$\rm 8.9$ $\rm mol$气体,且产物中$\rm XeF_{2}$:$\rm XeF_{4}$:$\rm XeF_{6}=1$:$\rm 6$:$\rm 3$。若反应时间为$\rm 10$ $\rm min$,则$\rm XeF_{4}$的生成速率为 $\rm \;\rm mol/(L$∙$\rm min)$。
$\\rm 6\\times 10^{-4}$
"]]现有一个$\rm 50$ $\rm L$的容器,投入$\rm 1$ $\rm mol$ $\rm Xe$和$\rm 9$ $\rm mol$ $\rm F_{2}$,反应后还剩余$\rm 8.9$ $\rm mol$气体,且产物中$\rm XeF_{2}$:$\rm XeF_{4}$:$\rm XeF_{6}=1$:$\rm 6$:$\rm 3$。设反应生成$\rm XeF_{2}$、$\rm XeF_{4}$、$\rm XeF_{6}$的物质的量分别是$a\,\text{mol}$、$6a\,\text{mol}$、$3a\,\text{mol}$,根据元素守恒,反应消耗$10a\,\text{mol}\,\text{Xe}$、消耗$22a\,\text{mol}\,{{\text{F}}_{\text{2}}}$;则$1+9+a+6a+3a-10a-22a=8.9$,$a=0.05$,若反应时间为$\rm 10$ $\rm min$,则$\rm XeF_{4}$的生成速率为$\dfrac{0.3\,\text{mol}}{50\,\text{L}\times 10\,\min }=0.0006$ $\rm mol/(L$∙$\rm min)$。
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