Question

18．第四周期過(guò)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(gè)σ鍵和1個(gè)大π鍵，苯是非極性分子
D．CO₂晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)比二氧化硅晶體的低
（2）Mn和Fe部分電力能數(shù)據(jù)如表：

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

Mn元素的價(jià)電子排布式為3d⁵4s²，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）鐵原子核外有26種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子．
（4）根據(jù)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(gè)區(qū)域，其中Ti屬于d區(qū)
（5）Ti的一種氧化物X，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則X的化學(xué)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(fù)性由小到大的順序?yàn)镠＜C＜N＜O
②與CNO^-互為等電子體微粒的化學(xué)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(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)，寫出氰酸的結(jié)構(gòu)式：N≡C-O-H．

Answer 1

分析 （1）A．甲醛中氧元素電負(fù)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(gè)σ鍵，而CO₂分子中C原子形成2個(gè)σ鍵，均沒(méi)有孤電子對(duì)；
C．C₆H₆分子中含有12個(gè)σ鍵和1個(gè)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(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）原子核外沒(méi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同的電子；
（4）根據(jù)電子最后填充的能級(jí)分區(qū)，元素周期表分成五個(gè)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(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Ti、O原子數(shù)目確定化學(xué)式；
（6）①同周期從左向右電負(fù)性逐漸增大，非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大；
②原子總數(shù)相等、價(jià)電子或電子總數(shù)相等的微�；�為等電子體；
③氰酸（HOCN）是一種鏈狀分子，其分子內(nèi)各原子最外層均已達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，分子中碳為四價(jià)，氮為三價(jià)，氧為兩價(jià)．

解答 解：（1）A．甲醛中氧元素電負(fù)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(gè)σ鍵，而CO₂分子中C原子形成2個(gè)σ鍵，均沒(méi)有孤電子對(duì)，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(cuò)誤；
C．C₆H₆分子中含有12個(gè)σ鍵和1個(gè)大π鍵，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）Fe原子核外有26個(gè)電子，原子核外沒(méi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同的電子，故核外有26個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，
故答案為：26；
（4）元素周期表分成五個(gè)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(gè)晶胞中含有Ti原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+1=2，氧原子數(shù)為4×$\frac{1}{2}$+2=4，故化學(xué)式為TiO₂，
故答案為：TiO₂；
（6）①同周期從左向右電負(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(xué)式為CO₂、N₂O、SCN^-等，
故答案為：CO₂、N₂O、SCN^-等；
③碳為四價(jià)，氮為三價(jià)，氧為兩價(jià)，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)，故其結(jié)構(gòu)式為：N≡C-O-H，
故答案為：N≡C-O-H．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及氫鍵、雜化方式、化學(xué)鍵、晶體類型與性質(zhì)、電負(fù)性、電離能、核外電子排布、元素周期表結(jié)構(gòu)、晶胞計(jì)算、等電子體、分子結(jié)構(gòu)等，是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)主干知識(shí)的綜合考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．