Question

[化學選修3一物質結構與性質]過渡元素及其化合物的應用研究是目前科學研究的前沿之一．試回答下列問題．
（1）二氧化鈦作光催化劑能將居室污染物甲醛、苯等有害氣體可轉化為CO₂和水，達到無害化．有關甲醛、苯、CO₂及水說法正確的是

 

A．苯與B₃N₃H₆互為等電子體，且分子中原子共平面
B．甲醛、苯和二氧化碳中碳原子均采用sp²雜化
C．苯、CO₂是非極性分子，水和甲醛是極性分子
D．水的沸點比甲醛高得多，是因為水分子間能形成氫鍵

（2）二茂鐵又叫雙環(huán)戊二烯基鐵[化學式：Fe（C₅H₅）₂]，結構如圖1所示，是一種具有芳香族性質的有機金屬化合物，外觀為橙色，熔點為172℃，沸點249℃，100℃以上能升華；不溶于水，溶于乙醇等有機溶劑中．基態(tài)Fe²⁺離子的電子排布式為

 

，二茂鐵[Fe（C₅H₅）₂]屬于

 

晶體，1mol環(huán)戊二烯中含有的σ鍵數是

 

．
（3）銅的第一電離能（I₁）小于鋅的第一電離能，為何銅的第二電離能（I₂）卻大于鋅的第二電離能，
其主要原因是

 

．

電離能/kJ?mol-1	I1	I2
銅	746	1958
鋅	906	1733

（4）氫氣作為一種清潔能源，必須解決它的儲存問題，C₆₀可用作儲氫材料．科學家把C₆₀和K摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物，其晶胞如圖2所示，該物質在低溫時是一種超導體．該物質中K原子和C₆₀分子的個數比為

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,元素電離能、電負性的含義及應用

專題：原子組成與結構專題,化學鍵與晶體結構

分析：（1）A．苯與B₃N₃H₆價電子總數相等，原子數也相等互為等電子體；
B．甲醛、苯分子中碳原子均含有3個δ鍵，沒有孤對電子，采用sp²雜化，二氧化碳中碳原子均含有3個δ鍵，沒有孤對電子，采用sp雜化；
C．結構對稱，正負電荷的中心重合，則為非極性分子；正負電荷的中心不重合，則為極性分子；
D．水的沸點比甲醛高得多，是因為水分子間能形成氫鍵；
（2）①鐵是26號元素，其核外有26個電子，根據構造原理書寫其核外電子排布式；
②根據二茂鐵的物理性質分析；共價單鍵都是σ鍵，共價雙鍵中一個是σ鍵一個是π鍵；
（3）軌道中電子處于全滿、全空、半滿時較穩(wěn)定；
（4）根據晶胞的分配原則計算出每個晶胞結構各離子的個數，

解答： 解：（1）A．苯與B₃N₃H₆價電子總數相等，原子數也相等互為等電子體，故A正確；
B．甲醛、苯分子中碳原子均含有3個δ鍵，沒有孤對電子，采用sp²雜化，二氧化碳中碳原子均含有3個δ鍵，沒有孤對電子，采用sp雜化，故B錯誤；
C．苯、CO₂結構對稱，正負電荷的中心重合，為非極性分子；水和甲醛的正負電荷的中心不重合，為極性分子，故C正確；
D．水的沸點比甲醛高得多，是因為水分子間能形成氫鍵，故D正確；
故答案為：ACD；
（2）①鐵是26號元素，其核外有26個電子，根據構造原理Fe²⁺離子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
②根據二茂鐵的物理性質可知，二茂鐵屬于分子晶體，二茂鐵中C₅H₅^-的結構為，共價單鍵都是σ鍵，共價雙鍵中一個是σ鍵一個是π鍵，一個環(huán)戊二烯分子中含有11個σ鍵，所以1mol二茂鐵中含有的σ鍵數是11N_A；
故答案為：分子；11N_A；
（3）軌道中電子處于全滿、全空、半滿時較穩(wěn)定，所以氣態(tài)Cu失去一個電子變成結構為[Ar]3d¹⁰的Cu⁺，能量較低，所以Cu的第二電離能相對較大（或氣態(tài)Zn失去一個電子變成結構為[Ar]3d¹⁰4s¹的Zn⁺，易再失去一個電子，所以Zn的第二電離能相對較�。�，
故答案為：氣態(tài)Cu失去一個電子變成結構為[Ar]3d¹⁰的Cu⁺，能量較低，所以Cu的第二電離能相對較大（或氣態(tài)Zn失去一個電子變成結構為[Ar]3d¹⁰4s¹的Zn⁺，易再失去一個電子，所以Zn的第二電離能相對較�。�；
（4）在晶胞中，K原子和C₆₀分子的個數比為（12÷2）：（8÷8+1）=3：1，
故答案：3：1；

點評：本題考查了等電子體、氫鍵、化學鍵、電離能、晶胞中離子數目的計算、配合物等內容，考查的知識點較多，難度較大，注意相關知識的積累．