Question

11．第四周期過渡元素Fe、Ti可與C、H、N、O形成多種化合物．
（1）①H、C、N、O四種元素的電負性由小到大的順序為H＜C＜N＜O；
②下列敘述不正確的是BC；（填字母）
A．因為HCHO與水分子間能形成氫鍵，所以CH₂O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σ鍵和1個大π鍵，C₂H₂是非極性分子
D．CO₂晶體的熔點、沸點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）互為同分異構體，其分子內各原子最外層均已達到穩(wěn)定結構，試寫出氰酸的結構式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具備的結構特征是具有孤對電子；
②六氰合亞鐵離子[Fe（CN）₆]^4-中不存在B；
A、共價鍵   B、非極性鍵   C、配位鍵   D、σ鍵   E、π鍵
寫出一種與 CN^-互為等電子體的單質分子式N₂；
（3）根據元素原子的外圍電子排布特征，可將周期表分成五個區(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．請據此回答下列問題：
①確定該合金的化學式；
②若晶體的密度=ρ g/cm³，則此合金中最近的兩個Fe原子之間的距離（用含ρ的代數(shù)式表示，不必化簡）為$\root{3}{\frac{139}{2N{\;}_{A}ρ}}$cm．

Answer 1

分析 （1）①根據元素周期表電負性的遞變規(guī)律比較電負性強弱；
②A．甲醛和水分子間能形成氫鍵，所以CH₂O易溶于水；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σ鍵，每個碳氫鍵含有一個σ鍵；D．原子晶體的熔沸點大于分子晶體；
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N≡C-O-H；
（2）①形成配離子具備的條件為：中心原子具有空軌道，配體具有孤對電子對；
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，為極性共價鍵，三鍵中有1個σ鍵2個π鍵；CN^-中C原子與1個單位負電荷用N原子替換可得CN^-等電子體的單質；
（3）根據Ti原子核外電子排布式解答；
（4）①根據均攤法計算化學式；
②計算出晶胞邊長，即可進一步求出最近的兩個Fe原子之間的距離．

解答 解：（1）①同周期元素從左到右元素的電負性逐漸增大，則有電負性C＜N＜O，H的電負性最小，電負性順序為：H＜C＜N＜O，
故答案為：H＜C＜N＜O；
②A．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錯誤；
C．C₂H₂是直線型對稱結構，為非極性分子，但苯中碳碳鍵含有6個σ鍵，每個碳氫鍵含有一個σ鍵，苯分子中一共含有12個，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：BC；
③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，碳為四價，氮為三價，氧為兩價，故N≡C-O-H，
故答案為：N≡C-O-H；
（2）①形成配離子具備的條件為：中心原子具有空軌道，配體具有孤對電子對，
故答案為：具有孤對電子；
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，為極性共價鍵，三鍵中有1個σ鍵2個π鍵，所以CN^-中共價鍵、配位鍵、σ鍵、π鍵；CN^-中C原子與1個單位負電荷用N原子替換可得CN^-等電子體的單質為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，屬于d區(qū)，故答案為：d；
（4）①Fe位于頂點、面心、體心和棱心，數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+1+12×$\frac{1}{4}$=8，Al位于晶胞體心，數(shù)目為4，原子數(shù)目比值為2：1，化學式可寫為：Fe₂Al，
答：化學式為Fe₂Al；
②晶胞質量為：$\frac{4}{N{\;}_{A}}$×（56×2+27）g，設晶胞邊長為a cm，則晶胞體積為a³cm³，由密度公式得：ρ×a³=$\frac{4}{N{\;}_{A}}$×（56×2+27），解得a=2×$\root{3}{\frac{139}{2N{\;}_{A}ρ}}$，兩個Fe原子之間的距離為邊長的一半，則距離為：$\frac{1}{2}$×a cm=$\root{3}{\frac{139}{2N{\;}_{A}ρ}}$cm，
故答案為：$\root{3}{\frac{139}{2N{\;}_{A}ρ}}$．

點評 本題考查了物質結構和性質，題目比較綜合，側重對物質結構主干知識的考查，涉及電負性、雜化理論、化學鍵、分子結構與性質、晶體類型與性質、晶胞計算等，需要學生具備知識的基礎，難度中等．