Question

18．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AD
A．HCHO與水分子之間能形成氫鍵
B．HCHO和CO₂分子中的中心原子均采用SP²雜化
C．苯分子中含有6個σ鍵和1個大π鍵，苯是非極性分子
D．CO₂晶體的熔點、沸點比二氧化硅晶體的低
（2）Mn和Fe部分電力能數據如表：

元素		Mn	Fe
電離能/mol	I1	717	758
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

Mn元素的價電子排布式為3d⁵4s²，氣態(tài)Mn²⁺再失去一個電子比氣態(tài)Fe²⁺再失去一個電子難，其原因是由Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時，3d能級由不穩(wěn)定的3d⁶到穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)，需要的能量相對要少
（3）鐵原子核外有26種運動狀態(tài)不同的電子．
（4）根據元素電子的外圍電子排布的特征，可將元素周期表分成五個區(qū)域，其中Ti屬于d區(qū)
（5）Ti的一種氧化物X，其晶胞結構如圖所示，則X的化學式為TiO₂
（6）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四種元素的電負性由小到大的順序為H＜C＜N＜O
②與CNO^-互為等電子體微粒的化學式為CO₂、N₂O、SCN^-等（寫一種即可）
③氰酸（HOCN）是一種鏈狀分子，它與異氰酸（HNCO）互為同分異構體，其分子內各原子最外層均已達到穩(wěn)定結構，寫出氰酸的結構式：N≡C-O-H．

Answer 1

分析 （1）A．甲醛中氧元素電負性很大，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σ鍵，而CO₂分子中C原子形成2個σ鍵，均沒有孤電子對；
C．C₆H₆分子中含有12個σ鍵和1個大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）Mn元素的原子序數是24號元素，其原子核外有24個電子，根據構造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式；原子軌道處于半滿、全滿、全空時能量更低穩(wěn)定；
（3）原子核外沒有運動狀態(tài)相同的電子；
（4）根據電子最后填充的能級分區(qū)，元素周期表分成五個區(qū)域，包括：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；
（5）根據均攤法計算晶胞中Ti、O原子數目確定化學式；
（6）①同周期從左向右電負性逐漸增大，非金屬性越強電負性越大；
②原子總數相等、價電子或電子總數相等的微�；�為等電子體；
③氰酸（HOCN）是一種鏈狀分子，其分子內各原子最外層均已達到穩(wěn)定結構，分子中碳為四價，氮為三價，氧為兩價．

解答 解：（1）A．甲醛中氧元素電負性很大，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σ鍵，而CO₂分子中C原子形成2個σ鍵，均沒有孤電子對，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錯誤；
C．C₆H₆分子中含有12個σ鍵和1個大π鍵，故C錯誤；
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、沸點都比二氧化硅晶體的低，故D正確，
故答案為：AD；
（2）Mn元素的原子序數是24號元素，其原子核外有24個電子，根據構造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式為[Ar]3d⁵4s²，其價電子排布式為3d⁵4s²；
Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時，3d能級由不穩(wěn)定的3d⁶到穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)，需要的能量相對要少，
故答案為：3d⁵4s²；由Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時，3d能級由不穩(wěn)定的3d⁶到穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)，需要的能量相對要少；
（3）Fe原子核外有26個電子，原子核外沒有運動狀態(tài)相同的電子，故核外有26個運動狀態(tài)不同的電子，
故答案為：26；
（4）元素周期表分成五個區(qū)域，包括：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；
（5）每個晶胞中含有Ti原子數為8×$\frac{1}{8}$+1=2，氧原子數為4×$\frac{1}{2}$+2=4，故化學式為TiO₂，
故答案為：TiO₂；
（6）①同周期從左向右電負性逐漸增大，非金屬性越強電負性越大，故電負性大小為H＜C＜N＜O，
故答案為：H＜C＜N＜O；
②與CNO^-互為等電子體微粒的化學式為CO₂、N₂O、SCN^-等，
故答案為：CO₂、N₂O、SCN^-等；
③碳為四價，氮為三價，氧為兩價，氰酸（HOCN）是一種鏈狀分子，且其分子內各原子最外層均已達到穩(wěn)定結構，故其結構式為：N≡C-O-H，
故答案為：N≡C-O-H．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及氫鍵、雜化方式、化學鍵、晶體類型與性質、電負性、電離能、核外電子排布、元素周期表結構、晶胞計算、等電子體、分子結構等，是對物質結構主干知識的綜合考查，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．