Question

18．汽車尾氣污染是造成霧霾天氣的重要原因之一，解決這個(gè)問題除了限制汽車出行外，更重要的是研發(fā)催化汽車尾氣的轉(zhuǎn)化技術(shù)，該技術(shù)中催化劑及載體的選擇和改良是關(guān)鍵，某稀土催化劑催化轉(zhuǎn)化汽車尾氣示意圖如圖甲

（1）下列有關(guān)說法正確的是bd．
a．C₃H₈與CH₃CH=CH₃一樣，分子中碳原子都采用的是SP³雜化
b．N₂、CO₂、H₂O都是非極性分子
c．每個(gè)CO₂分子中，含有2個(gè)π鍵和2個(gè)σ鍵⁺
d．CO的一種等電子體為NO⁺，它的電子式為
（2）CO與Fe可生成羰基鐵[Fe（CO）₅]，已知其中鐵為0價(jià)，鐵原子的基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d⁶4s²或者1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，[Fe（CO）₅]，中配位原子是C，理由是配體中C的電負(fù)性小于O，C原子核提供孤店子對配位能力強(qiáng)于O原子．
（3）C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序是N＞O＞C，Al₂O₃晶體熔點(diǎn)高是耐火材料，AlCl₃晶體易升華，熔點(diǎn)低，工業(yè)上電冶制取鋁用前者而不用后者的原因是AlCl₃晶體易升華，熔點(diǎn)低，是分子晶體，熔融時(shí)不導(dǎo)電，無法電解．
（4）鈣鈦礦型符合氧化物也可作為汽車尾氣轉(zhuǎn)化的催化劑，一種復(fù)合氧化物晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙所示，則與每個(gè)Sr²⁺與12個(gè)O^2-緊鄰，若Sr²⁺與緊鄰O^2-的核間距為apm，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，則該氧化物晶體密度的計(jì)算表達(dá)式為$\frac{184}{NA（\sqrt{2}a×1{0}^{-10}）^{3}}g/c{m}^{3}$．

Answer 1

分析 （1）a．C₃H₈分子中，C原子采用sp³雜化；但是CH₃CH=CH₃，C原子采用sp³、sp²雜化；
b．同種元素之間形成非極性共價(jià)鍵，不同元素之間形成極性共價(jià)鍵，分子中正負(fù)電荷中心不重合，從整個(gè)分子來看，電荷的分布是不均勻的，不對稱的，這樣的分子為極性分子，以極性鍵結(jié)合的雙原子一定為極性分子，以極性鍵結(jié)合的多原子分子如結(jié)構(gòu)對稱，正負(fù)電荷的重心重合，電荷分布均勻，則為非極性分子；
c．根據(jù)單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，三鍵含有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵分析；
d．根據(jù)等電子體的定義，只要原子數(shù)目和電子總數(shù)（或價(jià)電子總數(shù)）相同就是等電子體，等電子體結(jié)構(gòu)相似；
（2）Fe的原子序數(shù)為26，根據(jù)能量最低原理和洪特規(guī)則書寫電子排布式；配位體：提供孤電子對的分子或離子；配位原子：配體中，提供電子對的原子；
（3）根據(jù)第一電離能的定義判斷，指基態(tài)的氣體原子失去一個(gè)電子形成+1價(jià)氣態(tài)陽離子時(shí)所需的能量；根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及晶體類型選擇冶制金屬的方法；
（4）Sr²⁺在晶胞的體心，與之緊鄰的O^2-在晶胞的棱上；根據(jù)公式D=$\frac{MZ}{NAV}$計(jì)算晶體密度，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）a．C₃H₈分子中每個(gè)C含有4個(gè)σ鍵，且每個(gè)C原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4，則C原子采用sp³雜化；CH₃CH=CH₃分子中存在C-C單和C=C原子，且每個(gè)C原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4，則C原子采用sp^3_和sp²雜化，故a錯(cuò)誤；
b．N₂是以非極性鍵結(jié)合的雙原子一定為非極性分子，CO₂中含有極性鍵，為直線形分子，結(jié)構(gòu)對稱，分子中正負(fù)電荷重心重疊，為非極性分子，H₂O的立體構(gòu)型為v型，結(jié)構(gòu)對稱，分子重心重疊，為非極性分子，故b正確；
c．CO₂的結(jié)構(gòu)式為O=C=O，中含有2個(gè)π鍵，2個(gè)σ鍵，故c錯(cuò)誤；
d．CO的一種等電子體為NO⁺，CO的結(jié)構(gòu)為C≡O(shè)，則NO⁺的電子式為，故d正確；
故答案為：bd；
（2）Fe的原子序數(shù)為26，根據(jù)能量最低原理和洪特規(guī)則可寫出基態(tài)Fe原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²或者[Ar]3d⁶4s²，[Fe（CO）₅]中心原子是Fe，CO提供孤電子對為配體，配位原子是為C，理由是配體中C的電負(fù)性小于O，C原子核提供孤店子對配位能力強(qiáng)于O原子，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²或者[Ar]3d⁶4s²；C；配體中C的電負(fù)性小于O，C原子核提供孤店子對配位能力強(qiáng)于O原子；
（3）根據(jù)第一電離能的定義判斷，指基態(tài)的氣體原子失去一個(gè)電子形成+1價(jià)氣態(tài)陽離子時(shí)所需的能量，即N＞O＞C；根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及晶體類型選擇冶制金屬的方法，因?yàn)锳lCl₃晶體易升華，熔點(diǎn)低，是分子晶體，熔融時(shí)不導(dǎo)電，無法電解所以電解Al₂O₃來制備金屬鋁，
故答案為：N＞O＞C；AlCl₃晶體易升華，熔點(diǎn)低，是分子晶體，熔融時(shí)不導(dǎo)電，無法電解；
（4）Sr²⁺在晶胞的體心，與之緊鄰的O^2-在晶胞的棱上，12條棱，每個(gè)Sr²⁺緊鄰的O^2-有12；由晶胞結(jié)構(gòu)得N（sr²⁺）=1，N（O^2-）=12×$\frac{1}{4}$=3，N（Ti⁴⁺）=8×$\frac{1}{8}$=1 所以晶胞的分子式為SrO•TiO₂則M=88+16+48+16×2=184g/mol，Z=1，∵Sr²⁺與緊鄰O^2-的核間距為apm，設(shè)晶胞的變成為x，則（2a）²=x²+x²解得x=$\sqrt{2}$a∴V=（$\sqrt{2}$a×10^-10）cm³  根據(jù)公式D=$\frac{MZ}{{N}_{A}V}$=$\frac{184}{{N}_{A}（\sqrt{2}a×1{0}^{-10}）^{3}}g/c{m}^{3}$，
故答案為：12；$\frac{184}{{N}_{A}（\sqrt{2}a×1{0}^{-10}）^{3}}g/c{m}^{3}$．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及雜化、分子極性、等電子體、電子式、核外電子排布、配合物、晶體結(jié)構(gòu)等，掌握相關(guān)知識是解答關(guān)鍵，題目難度中等．