Question

17．第四周期過渡元素Mn、Fe、Ti可與C、H、O形成多種化合物．
（1）下列敘述正確的是A D．（填字母）
A．CH₂O與水分子間能形成氫鍵
B．CH₂O和CO₂分子中的中心原子均采用sp²雜化
C．C₆H₆分子中含有6個(gè)σ鍵和1個(gè)大π鍵，C₆H₆是非極性分子
D．CO₂晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都比二氧化硅晶體的低
（2）Mn和Fe的部分電離能數(shù)據(jù)如下表：

元素		Mn	Fe
電離能/kJ•mol-1	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

Mn元素價(jià)電子排布式為3d⁵4s²，氣態(tài)Mn²⁺再失去一個(gè)電子比氣態(tài)Fe²⁺再失去一個(gè)電子難，其原因是Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环�(wěn)定的3d⁴狀態(tài)（2分）（或Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)．
（3）根據(jù)元素原子的外圍電子排布的特征，可將元素周期表分成五個(gè)區(qū)域，其中Ti屬于d區(qū)．
（4）Ti的一種氧化物X，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則X的化學(xué)式為TiO₂．
（5）電鍍廠排放的廢水中常含有劇毒的CN^-離子，可在X的催化下，先用NaClO將CN^-氧化成CNO^-，再在酸性條件下CNO^-繼續(xù)被NaClO氧化成N₂和CO₂．
①H、C、N、O四種元素的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)镠＜C＜N＜O．
②與CNO^-互為等電子體微粒的化學(xué)式為CO₂（N₂O）、SCN^-（寫出一種即可）．
③氰酸（HOCN）是一種鏈狀分子，它與異氰酸（HNCO）互為同分異構(gòu)體，其分子內(nèi)各原子最外層均已達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，試寫出氰酸的結(jié)構(gòu)式N≡C-O-H．

Answer 1

分析 （1）A．甲醛中氧元素電負(fù)性很大，與水分子中H原子可以形成氫鍵；
B．CH₂O分子中C原子形成3個(gè)σ鍵，而CO₂分子中C原子形成2個(gè)σ鍵，均沒有孤電子對(duì)；
C．C₆H₆分子中含有12個(gè)σ鍵和1個(gè)大π鍵；
D．二氧化碳晶體屬于分子晶體，二氧化硅屬于原子晶體．
（2）d電子半充滿比較穩(wěn)定，錳價(jià)電子排布為3d⁵4s²，Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环�(wěn)定的3d⁴狀態(tài)，而鐵價(jià)電子排布為3d⁶4s²，F(xiàn)e²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)，氣態(tài)Mn²⁺失去一個(gè)電子比氣態(tài)Fe²⁺失去一個(gè)電子難；
（3）元素周期表根據(jù)元素原子的外圍電子排布的特征分成五個(gè)區(qū)域，s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)、f區(qū)，s區(qū)為第ⅠA、ⅡA族，p區(qū)為第ⅢA到零族，d區(qū)包括從第ⅢB族到八族，ds區(qū)為第ⅠB、ⅡB族，f區(qū)為鑭系和錒系；
（4）晶胞中原子個(gè)數(shù)的計(jì)算，每個(gè)晶胞中含有鈦原子數(shù)為2，氧原子數(shù)為4，可確定化學(xué)式為TiO₂；
（5）①同周期從左向右，電負(fù)性逐漸增大，故電負(fù)性大小可以判斷；
②等電子體為電子數(shù)相等，CNO^-電子數(shù)為22，故與CNO^-互為等電子體微粒的化學(xué)式CO₂、N₂O、SCN^-等；
③碳為四配位，氮為三配位，氧為兩配位，氰酸（HOCN）是一種鏈狀分子，且其分子內(nèi)各原子最外層均已達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故N≡C-O-H．

解答 解：（1）A．甲醛中氧元素電負(fù)性很大，與水分子中H原子可以形成氫鍵，故A正確；
B．CH₂O分子中C原子形成3個(gè)σ鍵，而CO₂分子中C原子形成2個(gè)σ鍵，均沒有孤電子對(duì)，HCHO分子中C原子采用sp²雜化，二氧化碳分子中C原子為sp雜化，故B錯(cuò)誤；
C．C₆H₆分子中含有12個(gè)σ鍵和1個(gè)大π鍵，故C錯(cuò)誤；
D．二氧化碳晶體是分子晶體，二氧化硅晶體是原子晶體，所以CO₂晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都比二氧化硅晶體的低，故D正確，
故答案為：AD；
（2）25號(hào)元素錳，價(jià)電子個(gè)數(shù)為25-18=7，價(jià)電子排布為3d⁵4s²，Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环�(wěn)定的3d⁴狀態(tài)，而鐵為26號(hào)元素，價(jià)電子排布為3d⁶4s²，F(xiàn)e²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)，故氣態(tài)Mn²⁺再失去一個(gè)電子比氣態(tài)Fe²⁺再失去一個(gè)電子難；
故答案為：3d⁵4s²； Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)σσ變?yōu)椴环�(wěn)定的3d⁴狀態(tài)，而Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)；
（3）根據(jù)元素原子的外圍電子排布的特征，可將元素周期表分成五個(gè)區(qū)域，s區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)、p區(qū)、f區(qū)，s區(qū)為第ⅠA、ⅡA族，p區(qū)為第ⅢA到零族，d區(qū)包括從第ⅢB族到八族，ds區(qū)為第ⅠB、ⅡB族，f區(qū)為鑭系和錒系，其中鈦位于第ⅣB族，屬于d區(qū)；
故答案為：d；
（4）每個(gè)晶胞中含有鈦原子數(shù)為8×0.125+1=2，氧原子數(shù)為4×0.5+2=4，故化學(xué)式為TiO₂；
故答案為：TiO₂；
（5）①氫位于第一周期，碳、氮、氧元素位于第二周期，同周期從左向右，電負(fù)性逐漸增大，故電負(fù)性大小為H＜C＜N＜O，
故答案為：H＜C＜N＜O；
②CNO^-電子數(shù)為22，等電子體為電子數(shù)相等，故與CNO^-互為等電子體微粒的化學(xué)式CO₂、N₂O、SCN^-等，
故答案為：CO₂（N₂O）、SCN^-；
③氰酸（HOCN）是一種鏈狀分子，且其分子內(nèi)各原子最外層均已達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，碳為四配位，氮為三配位，氧為兩配位，故N≡C-O-H；
故答案為：N≡C-O-H．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及氫鍵、電負(fù)性、元素周期律、等電子體等知識(shí)點(diǎn)，知識(shí)點(diǎn)較綜合，這些知識(shí)點(diǎn)都是考試熱點(diǎn)，根據(jù)教材中基礎(chǔ)知識(shí)采用知識(shí)遷移的方法進(jìn)行分析解答，注意：元素周期表分成五個(gè)區(qū)域，s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)、f區(qū)，s區(qū)為第ⅠA、ⅡA族，p區(qū)為第ⅢA到零族，d區(qū)包括從第ⅢB族到八族，ds區(qū)為第ⅠB、ⅡB族，f區(qū)為鑭系和錒系，題目難度中等．