Question

5．第四周期過(guò)渡元素Fe、Ti可與C、H、N、O形成多種化合物．
（1）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下列敘述不正確的是bc．（填字母）
a．因?yàn)镠CHO與水分子間能形成氫鍵，所以HCHO易溶于水
b．HCHO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，C₂H₂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
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(xiě)出氰酸的結(jié)構(gòu)式N≡C-O-H．
（2）Fe原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道能與一些分子或離子形成配合物．
①與Fe原子或離子形成配合物的分子或離子應(yīng)具備的結(jié)構(gòu)特征是具有孤對(duì)電子
②六氰合亞鐵離子[Fe（CN）₆]^4-中不存在B．
A、共價(jià)鍵   B、非極性鍵   C、配位鍵   D、σ鍵   E、π鍵
寫(xiě)出一種與 CN^-互為等電子體的單質(zhì)分子式N₂．
（3）根據(jù)元素原子的外圍電子排布特征，可將周期表分成五個(gè)區(qū)域，其中Ti屬于d區(qū)．
（4）一種Al-Fe合金的立體晶胞如圖所示．請(qǐng)據(jù)此回答下列問(wèn)題：
①確定該合金的化學(xué)式Fe₂Al．
②若晶體的密度=ρg/cm³，則此合金中最近的兩個(gè)Fe原子之間的距離（用含ρ的代數(shù)式表示，不必化簡(jiǎn)）為$\root{3}{{\frac{139}{{2{N_A}ρ}}}}$cm．

Answer 1

分析 （1）①同周期元素從左到右元素的電負(fù)性逐漸增大，非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大；
②A．甲醛和水分子間能形成氫鍵；
B．CO₂是直線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，碳原子是sp雜化；
C．苯分子中的碳碳鍵既不是碳碳單鍵，也不是碳碳雙鍵，而是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的獨(dú)特的鍵，還有6個(gè)C-Hσ鍵；
D．CO₂是分子晶體，二氧化硅是原子晶體；
③根據(jù)原子最外層電子數(shù)確定原子形成的共價(jià)鍵數(shù)目；
（2）①配體中必需含有孤對(duì)電子，否則不能形成配位鍵；
②六氰合亞鐵離子[Fe（CN）₆]^4-中Fe²⁺與CN^-形成配位鍵，CN^-中存在C≡N三鍵，為極性共價(jià)鍵，三鍵中有1個(gè)σ鍵2個(gè)π鍵；
電子數(shù)和原子數(shù)分別都相等的微�；�為等電子體．
（3）區(qū)的名稱(chēng)來(lái)自于按構(gòu)造原理最后填入電子的能級(jí)名稱(chēng)，所以根據(jù)構(gòu)造原理可知Ti屬于d區(qū)；
（4）根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，含有的鐵原子是8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{4}$+1=8．鋁在晶胞內(nèi)部，所以含有4個(gè)鋁原子，因此化學(xué)式為Fe₂Al．表示出晶胞質(zhì)量，設(shè)此合金中最近的兩個(gè)Fe原子之間的距離為x，則晶胞棱長(zhǎng)為2x，根據(jù)m=ρV計(jì)算．

解答 解：（1）①同周期元素從左到右元素的電負(fù)性逐漸增大，非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大，故電負(fù)性：H＜C＜N＜O，
故答案為：H＜C＜N＜O；
②a．氧元素電負(fù)性很強(qiáng)，甲醛中氧元素與水可以形成氫鍵，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(xiàn)型對(duì)稱(chēng)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：bc；
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)，碳成4個(gè)共價(jià)鍵，氮成3個(gè)共價(jià)鍵，氧成2個(gè)共價(jià)鍵，H成1個(gè)共價(jià)鍵，故其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為N≡C-O-H，
故答案為：N≡C-O-H；
（2）①與Fe原子或離子形成配合物的分子或離子為配體，應(yīng)具備的結(jié)構(gòu)特征是：具有孤對(duì)電子對(duì)，故答案為：具有孤對(duì)電子；
②六氰合亞鐵離子[Fe（CN）₆]^4-中Fe²⁺與CN^-形成配位鍵，CN^-中存在C≡N三鍵，為極性共價(jià)鍵，三鍵中有1個(gè)σ鍵2個(gè)π鍵，所以CN^-中共價(jià)鍵、配位鍵、σ鍵、π鍵，分子中不存在非極性鍵，
CN^-中C原子與1個(gè)單位負(fù)電荷用N原子替換可得CN^-等電子體的單質(zhì)為N₂，
故答案為：B；N₂；
（3）Ti原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，鈦位于第四周期第ⅣB族，電子最后填充d軌道，屬于d區(qū)元素，故答案為：d；
（4）①根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，含有的鐵原子是8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{4}$+1=8．鋁在晶胞內(nèi)部，所以含有4個(gè)鋁原子，因此化學(xué)式為Fe₂Al，故答案為：Fe₂Al；
②晶胞質(zhì)量為$\frac{4×139}{{N}_{A}}$g，設(shè)此合金中最近的兩個(gè)Fe原子之間的距離為x，則晶胞棱長(zhǎng)為2x，則$\frac{4×139}{{N}_{A}}$g=（2x）³×ρg/cm³，解得x=$\root{3}{{\frac{139}{{2{N_A}ρ}}}}$cm，故答案為：$\root{3}{{\frac{139}{{2{N_A}ρ}}}}$．

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，涉及電負(fù)性、雜化理論、化學(xué)鍵、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶體類(lèi)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．