Question

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

 

．（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

 

，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

 

．
（3）Ti的一種氧化物X，其晶胞結(jié)構(gòu)如上圖所示，則X的化學(xué)式為

 

．
（4）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．
①與CNO^-互為等電子體微粒的化學(xué)式為

 

（寫出一種即可）．
②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

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：同一周期內(nèi)元素性質(zhì)的遞變規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系,判斷簡(jiǎn)單分子或離子的構(gòu)型,“等電子原理”的應(yīng)用,晶胞的計(jì)算

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）A．甲醛和水分子間能形成氫鍵；
B．二氧化碳分子中C原子為sp雜化；
C．苯中碳碳鍵含有6個(gè)σ鍵，每個(gè)碳?xì)滏I含有一個(gè)σ鍵；
D．原子晶體的熔沸點(diǎn)大于分子晶體；
（2）Mn元素的原子序數(shù)是24號(hào)元素，其原子核外有24個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)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(shí)能量更低穩(wěn)定；
（3）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Ti、O原子個(gè)數(shù)，確定氧化物化學(xué)式；
（4）①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；
②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．A中甲醛中含有羥基，與水可以形成氫鍵，故A正確；
B．HCHO分子中C原子采用sp²雜化，但二氧化碳分子中C原子為sp雜化，故B錯(cuò)誤；
C．C₂H₂是直線型對(duì)稱結(jié)構(gòu)，為非極性分子，但苯中碳碳鍵含有6個(gè)σ鍵，每個(gè)碳?xì)滏I含有一個(gè)σ鍵，苯分子中一共含有12個(gè)，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）Mn元素的原子序數(shù)是24號(hào)元素，其原子核外有24個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子核外電子排布式為[Ar]3d⁵4s²，其價(jià)電子排布式為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)為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)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(duì)要少，
故答案為：3d⁵4s²；由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)為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)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(duì)要少；
（3）每個(gè)晶胞中含有鈦原子數(shù)為8×

1

2

+1=2，氧原子數(shù)為4×

1

2

+2=4，故氧化物化學(xué)式為TiO₂，故答案為：TiO₂；
（5）①CNO^-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；
②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)，題目比較綜合，側(cè)重對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)主干知識(shí)的考查，涉及氫鍵、電子排布、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶體類型與性質(zhì)、晶胞計(jì)算等，需要學(xué)生具備知識(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．