Question

1．煤、石油、天然氣、動(dòng)植物體、石灰石、白云石、二氧化碳等都含有碳元素．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）COCl₂俗稱(chēng)光氣，分子中C原子采取sp²雜化成鍵，應(yīng)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論，預(yù)測(cè)COCl₂ 分子的空間構(gòu)型為平面三角形．
（2）二茂鐵（C₅H₅）2Fe是Fe²⁺與環(huán)戊二烯基形成的一類(lèi)配合物，實(shí)驗(yàn)室測(cè)定鐵的含量：可用配位劑鄰二氮菲（），它能與Fe²⁺形成紅色配合物（如圖甲），該配離子中Fe²⁺與氮原子形成配位鍵共有6個(gè)．

（3）普魯士藍(lán)可用作燃料，立方體結(jié)構(gòu)如圖24乙所示．普魯士藍(lán)中，n（K⁺）：n（Fe³⁺）：n（Fe²⁺）：n（CN^-）=1：1：1：6．
（4）CaC₂晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體相似（如圖丙）．
①納米TiO₂是一種應(yīng)用廣泛的催化劑，納米TiO₂催化的一個(gè)實(shí)例如圖，

甲中采取sp²雜化的碳原子有7個(gè)，乙中各元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镺＞N＞C＞H．
②CaC₂中C₂^2-與O₂²⁺互為等電子體，O₂²⁺的電子式可表示為，其中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1：2．
③該晶胞中Ca²⁺、C₂^2-之間的最近距離為a pm，則該CaC₂的密度為$\frac{\frac{64}{{N}_{A}}×4}{（2a×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³（N_A為阿伏加德羅常數(shù)，只列計(jì)算式），該晶體中與C₂^2-距離相等且最近的C₂^2-有12個(gè)．
④X-射線表明KCl、CaO與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相似，三種離子晶體熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镃aO＞NaCl＞KCl．

Answer 1

分析 （1）C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對(duì)；
（2）Fe原子和N原子之間形成配位鍵；
（3）利用均攤法計(jì)算以及電荷守恒計(jì)算；
（4）①C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)為3且不含孤電子對(duì)的采用sp²雜化，元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大；
②等電子體的結(jié)構(gòu)相似，故O₂²⁺的電子式與C₂^2-的電子式相似，該離子中含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵；
③該晶胞中鈣離子個(gè)數(shù)=1+12×$\frac{1}{4}$=4、C₂^2-離子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Ca²⁺、C₂^2-之間的最近距離為a pm=a×
10^-10 cm，則該晶胞體積=（2a×10^-10 cm）³，晶胞密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$，該晶胞中與C₂^2-距離相等且最近的C₂^2-個(gè)數(shù)=3×8÷2；
④這幾種晶體都是離子晶體，離子晶體熔沸點(diǎn)與晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比、與電荷成正比．

解答 解：（1）C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3且不含孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為平面三角形，故答案為：平面三角形；
（2）Fe原子和N原子之間形成配位鍵，該配合物中含有6個(gè)N原子，所以有6個(gè)配位鍵，故答案為：6；
（3）Fe³⁺離子的個(gè)數(shù)為：4×$\frac{1}{8}$=$\frac{1}{2}$；Fe²⁺離子的個(gè)數(shù)為：4×$\frac{1}{8}$=$\frac{1}{2}$；CN^一離子的個(gè)數(shù)為：12×$\frac{1}{4}$=3，
根據(jù)電荷守恒：N（K⁺）+N（Fe³⁺）×3+N（Fe²⁺）×2=N（CN^一），得N（K⁺）=$\frac{1}{2}$，
普魯士藍(lán)中 n（K⁺）：n（Fe³⁺）：n（Fe²⁺）：n（CN^一）=1：1：1：6，
故答案為：1：1：1：6；
（4）①C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)為3且不含孤電子對(duì)的采用sp²雜化，苯環(huán)上C原子和連接羰基的碳原子都采用sp²雜化，
元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大，所以這幾種元素電負(fù)性大小順序是O＞N＞C＞H，
故答案為：7；O＞N＞C＞H；
②根據(jù)等電子體的結(jié)構(gòu)相似，則O₂²⁺的電子式 ，該離子中含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，所以σ鍵、π鍵個(gè)數(shù)之比為1：2，
故答案為：；1：2；
③該晶胞中鈣離子個(gè)數(shù)=1+12×$\frac{1}{4}$=4、C₂^2-離子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Ca²⁺、C₂^2-之間的最近距離為a pm=a×
10^-10 cm，則該晶胞體積=（2a×10^-10 cm）³，晶胞密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{64}{{N}_{A}}×4}{（2a×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³，該晶胞中與C₂^2-距離相等且最近的C₂^2-個(gè)數(shù)=3×8÷2=12，
故答案為：$\frac{\frac{64}{{N}_{A}}×4}{（2a×1{0}^{-10}）^{3}}$；12；
④這幾種晶體都是離子晶體，離子晶體熔沸點(diǎn)與晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比、與電荷成正比，鈣離子所帶電荷大于鈉離子、鉀離子，氧離子所得電荷大于氯離子且半徑小于氯離子，所以晶格能大小順序是CaO＞NaCl＞KCl，則熔沸點(diǎn)大小順序是CaO＞NaCl＞KCl，
故答案為：CaO＞NaCl＞KCl．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、熔沸點(diǎn)高低比較、原子雜化方式判斷、微粒空間構(gòu)型判斷等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷、計(jì)算及空間想象能力，難點(diǎn)是配位數(shù)的計(jì)算方法及等電子體電子式的書(shū)寫(xiě)，題目難度中等．