Question

隨著石油資源的日趨緊張，天然氣資源的開發(fā)利用受到越來越多的關注．以天然氣（主要成分CH₄）為原料合成氣（主要成分
CO、H₂）制化學品，是目前天然氣轉(zhuǎn)化利用的主要技術路線．而采用渣油、煤、焦炭為原料制合成氣，常因含羰基鐵[Fe（CO）₅]等而導致以合成氣為原料合成甲醇和合成氨等生產(chǎn)過程中的催化劑產(chǎn)生中毒．
請問答下列問題：
（1）Fe（CO）₅中鐵的化合價為0，寫出鐵原子的基態(tài)電子排布式

[Ar]3d⁶4s²

．
（2）原子數(shù)目和電子總數(shù)（或價電子總數(shù)）相同的微�；�為等電子體，等電子體具有相似的結構特征．與CO分子互為等電子體的分子和離子分別為

N₂

和

CN^-

（填化學式），CO分子的結構式可表示成

C≡O

．
（3）Fe（CO）₅常溫下呈液態(tài)，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑．據(jù)此可判斷Fe（CO）₅晶體為

分子晶體

（填晶體類型）．
（4）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³雜化的分子有

CH₄、CH₃OH

，CH₃OH的熔、沸點比CH₄的熔、沸點比高，其主要原因是

CH₃OH形成分子間氫鍵

．

Answer 1

分析：（1）Fe的原子序數(shù)為26，利用電子排布規(guī)律來書寫電子排布式；
（2）原子數(shù)電子數(shù)相等的微粒叫等電子體；
（3）Fe（CO）₅常溫下呈液態(tài)，熔沸點較低，應為分子晶體；
（4）判斷原子采取雜化方式時，先根據(jù)價層電子對互斥理論判斷價層電子對，然后再確定采取的雜化方式，如：如果是直線型，采取的就是SP雜化；氫原子與電負性大、半徑小的原子X（氟、氧、氮等）以共價鍵結合，若與電負性大的原子Y（與X相同的也可以）接近，在X與Y之間以氫為媒介，生成X-H…Y形式的一種特殊的分子間相互作用，稱為氫鍵．

解答：解：（1）Fe的原子序數(shù)為26，則基態(tài)電子排布式為[Ar]3d⁶4s²，故答案為：[Ar]3d⁶4s²；
（2）CO分子中C原子上有一對孤對電子，C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結構，則CO的結構式為C≡O，又等電子體中原子數(shù)和價電子數(shù)都相同，則 N₂、CN^-、CO的原子數(shù)都是2，價電子數(shù)都是10，則互為等電子體，
故答案為：N₂；CN^-；C≡O；
（3）Fe（CO）₅常溫下呈液態(tài)，熔沸點較低，易溶于非極性溶劑，應為分子晶體，
故答案為：分子；
（4）判斷原子采取雜化方式時，先根據(jù)價層電子對互斥理論判斷價層電子對，然后再確定采取的雜化方式．價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù)，σ鍵電子對數(shù)=σ鍵個數(shù)=中心原子結合的原子個數(shù)，中心原子上的孤電子對數(shù)=

1

2

（a-xb），說明：對于分子，a為中心原子的價電子數(shù)，x為配位原子個數(shù)，b為配位原子最多能接受的電子數(shù)．在CH₄中價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)（4）+中心原子上的孤電子對數(shù)（0），所以碳原子采取sp³雜化．
在CO分子中價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)（1）+中心原子上的孤電子對數(shù)（1），所以碳原子采取sp雜化．
CH₃OH中，價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)（4）+中心原子上的孤電子對數(shù)（0），所以碳原子采取sp³雜化；CH₃OH形成分子間氫鍵，沸點升高，
故答案為：CH₄、CH₃OH；CH₃OH形成分子間氫鍵．

點評：本題考查物質(zhì)的結構與性質(zhì)，注重對電子排布、晶體類型、熔沸點比較等，難度中等，（4）是學生解答中的難度，注意根據(jù)氫鍵來解答．