Question

14．Fe、C、N、O、H可以組成多種物質(zhì)．回答以下問題：
（1）基態(tài)鐵原子中，未成對(duì)電子數(shù)有4個(gè)．
（2）鐵單質(zhì)在一定條件下可與CO反應(yīng)生成配位化合物--羰基
鐵[Fe（CO）₅]，其結(jié)構(gòu)如圖1．已知CO分子與N₂分子結(jié)構(gòu)相
似，分子中C、O原子均能提供孤電子對(duì)形成配位鍵．
①CO分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1：2；
②從電負(fù)性角度分析，F(xiàn)e（CO）₅中與Fe形成配位鍵的是碳（填“碳”或“氧”）原子．
③與羰基鐵分子的極性相似的分子是B、C．
A．SO₂ B．CS₂ C．BF₃ D．PCl₃
（3）CH₄、H₂O分子的鍵角分別為a、b．則a＞b（填＞、=或＜），原因是水分子中氧原子存在孤對(duì)電子和成鍵電子對(duì)，甲烷分子中不存在孤對(duì)電子，孤對(duì)電子產(chǎn)生排斥作用強(qiáng)于成對(duì)電子．
（4）血紅素分子結(jié)構(gòu)如圖2所示．
①血紅素分子間存在的作用力有范德華力和氫鍵（填名稱）；
②與Fe通過配位鍵結(jié)合的氮原子的編號(hào)是1和3．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)Fe的外圍電子排布分析；
（2）①根據(jù)CO的結(jié)構(gòu)式C≡O(shè)分析；
②電負(fù)性弱的吸引電子能力弱，易提供孤對(duì)電子形成配位鍵；
③由圖1可知羰基鐵分子為三角雙錐中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，正負(fù)電荷中心重疊屬于非極性分子；
（3）根據(jù)分子中的孤對(duì)電子產(chǎn)生排斥作用強(qiáng)于成對(duì)電子來分析；
（4）①分子間存在范德華力，分子中含有羧基能形成氫鍵；
②根據(jù)N原子的共價(jià)鍵數(shù)目分析．

解答 解：（1）Fe為26號(hào)元素，F(xiàn)e的外圍電子排布3d⁶4s²，在3d軌道上有4個(gè)未成對(duì)電子，故答案為：4；
（2）①CO的結(jié)構(gòu)式C≡O(shè)，三鍵中含有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，則CO分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1：2，故答案為：1：2；
②電負(fù)性弱的吸引電子能力弱，易提供孤對(duì)電子形成配位鍵，則Fe（CO）₅中與Fe形成配位鍵的是碳原子，故答案為：碳；
③由圖1可知羰基鐵分子為三角雙錐中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，正負(fù)電荷中心重疊屬于非極性分子，
A．SO₂ 屬于V形分子，正負(fù)電荷中心不重疊屬于極性分子；
B．CS₂ 屬于直線形分子，正負(fù)電荷中心重疊屬于非極性分子；
C．BF₃ 屬于平面三角形分子，正負(fù)電荷中心重疊屬于非極性分子；
D．PCl₃屬于三角錐形分子，正負(fù)電荷中心不重疊屬于極性分子；
所以與羰基鐵分子的極性相似的分子是B、C；
故答案為：B、C；
（3）水分子中氧原子存在孤對(duì)電子和成鍵電子對(duì)，甲烷分子中不存在孤對(duì)電子，孤對(duì)電子產(chǎn)生排斥作用強(qiáng)于成對(duì)電子，使水分子中O-H鍵的鍵角減小，所以CH₄分子中的鍵角大于H₂O分子的鍵角；
故答案為：＞；水分子中氧原子存在孤對(duì)電子和成鍵電子對(duì)，甲烷分子中不存在孤對(duì)電子，孤對(duì)電子產(chǎn)生排斥作用強(qiáng)于成對(duì)電子；
（4）①血紅素分子間存在范德華力，分子中含有羧基能形成氫鍵，所以血紅素分子間存在的作用力包含范德華力和氫鍵；
故答案為：范德華力和氫鍵；
②2和4N原子只形成2個(gè)共價(jià)鍵，所以與Fe形成一般的共價(jià)鍵，使N原子形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，1和3N形成3個(gè)共價(jià)鍵，已經(jīng)達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，不能再形成共用電子對(duì)，但是含有孤電子對(duì)，能形成配位鍵；
故答案為：1和3．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了基態(tài)原子的核外電子排布、共價(jià)鍵的類型、分子的極性、鍵角、氫鍵、配位鍵等知識(shí)，難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，注意把握配位鍵形成的原理以及分子極性的判斷方法．