Question

11．隨著石油資源的日趨緊張．天然氣資源的開(kāi)發(fā)利用受到越來(lái)越多的關(guān)注，以天然氣（主要成分是CH₄）為原料經(jīng)合成氣（主要成分CO、H₂）制化學(xué)品，是目前天然氣轉(zhuǎn)化利用的主要技術(shù)路線(xiàn)．而采用渣油、煤、焦炭為原料制合成氣，常因含羰基鐵[Fe（CO）₅]等而導(dǎo)致以合成氣為原料合成甲醇和合成氨等生產(chǎn)過(guò)程中的催化劑產(chǎn)生中毒．
請(qǐng)問(wèn)答下列問(wèn)題：
（1）[Fe（CO）₅]中鐵的化合價(jià)為0．寫(xiě)出鐵原子的基態(tài)價(jià)電子排布式：3d⁶4s²．
（2）與CO互為等電子體的分子和離子分別為N₂和CN^-（各舉一種即可，填化學(xué)式），CO分子的結(jié)構(gòu)式可表示成C≡O(shè)，該分子中含1個(gè)σ鍵2個(gè)π鍵．
（3）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³雜化的分子有CH₄、CH₃OH，CH₃OH的熔、沸點(diǎn)比CH₄的熔、沸點(diǎn)比高，其主要原因是CH₃OH分子之間形成氫鍵，且為極性分子．
（4）CH₃CHO分子中，-CH₃中的碳原子采用sp³雜化方式，-CHO中的碳原子采用sp²雜化方式．

Answer 1

分析 （1）[Fe（CO）₅]中鐵原子與CO形成配位鍵；Fe的原子核外電子數(shù)為26，根據(jù)能量最低原理書(shū)寫(xiě)價(jià)電子排布式；
（2）原子數(shù)目相等、價(jià)電子總數(shù)也相等的微�；�為等電子體，等電子體的結(jié)構(gòu)相似；
（3）碳原子采取sp³雜化，則分子中C原子雜化軌道數(shù)目為4，雜化軌道數(shù)目=σ鍵數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)；CH₃OH分子之間形成氫鍵，熔沸點(diǎn)高于甲烷的；
（4）CH₃CHO分子中C原子均沒(méi)有孤對(duì)電子，-CH₃中的碳原子雜化軌道數(shù)目為4、-CHO中的碳原子雜化軌道數(shù)目為3．

解答 解：（1）[Fe（CO）₅]中鐵原子與CO形成配位鍵，F(xiàn)e元素化合價(jià)為0價(jià)，F(xiàn)e的原子核外電子數(shù)為26，基態(tài)電子排布式為[Ar]3d⁶4s²，價(jià)電子排布式為：3d⁶4s²，
故答案為：0；3d⁶4s²；
（2）原子數(shù)目相等、價(jià)電子總數(shù)也相等的微粒互為等電子體，與CO互為等電子體的分子、離子分別為N₂、CN^-，
等電子體的結(jié)構(gòu)相似，則CO與氮?dú)夥肿咏Y(jié)構(gòu)相似，結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，該分子中含1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，．
故答案為：N₂；CN^-；C≡O(shè)；1；2；
（3）在CH₄、CO、CH₃OH三種物質(zhì)中甲烷、甲醇中C原子雜化軌道數(shù)目為4，碳原子采取sp³雜化，CH₃OH分子之間形成氫鍵，且為極性分子，則熔沸點(diǎn)高于甲烷的，
故答案為：CH₄、CH₃OH；CH₃OH分子之間形成氫鍵，且為極性分子；
（4）CH₃CHO分子中C原子均沒(méi)有孤對(duì)電子，-CH₃中的碳原子雜化軌道數(shù)目為4、-CHO中的碳原子雜化軌道數(shù)目為3，分別采取sp³雜化、sp²雜化，
故答案為：sp³；sp²．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、等電子體、化學(xué)鍵、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、雜化方式判斷等，注意氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響．