Question

【化學--物質結構與性質】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σ鍵和1個大π鍵，C₆H₆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
（2）Mn和Fe的部分電離能數據如下表：

元    素		Mn	Fe
電離能 /kJ?mol-1	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

Mn元素價電子排布式為

 

，氣態Mn²⁺再失去一個電子比氣態Fe²⁺再失去一個電子難，其原因是

 

．
（3）根據元素原子的外圍電子排布的特征，可將元素周期表分成五個區域，其中Ti屬于

 

區．
（4）Ti的一種氧化物X，其晶胞結構如上圖所示，則X的化學式為

 

．已知晶胞邊長為bcm，阿伏伽德羅常數為N_A該氧化物的密度為

 

g/cm^-3
（5）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^-繼續被NaClO氧化成N₂和CO₂．
①H、C、N、O四種元素的電負性由小到大的順序為

 

．
②與CNO^-互為等電子體微粒的化學式為

 

（寫出一種即可）．
③氰酸（HOCN）是一種鏈狀分子，它與異氰酸（HNCO）互為同分異構體，其分子內各原子最外層均已達到穩定結構，試寫出氰酸的結構式

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,元素周期律的作用,原子核外電子排布,元素電離能、電負性的含義及應用

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）分子中含有羥基，與水可以形成氫鍵，二氧化碳為sp雜化，苯中碳碳鍵含有6個σ鍵；
（2）d電子半充滿比較穩定，錳價電子排布為3d⁵4s²，Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩定的3d⁵半充滿狀態轉變為不穩定的3d⁴狀態，而鐵價電子排布為3d⁶4s²，Fe²⁺轉化為Fe³⁺時，3d能級由不穩定的3d⁶狀態轉變為較穩定的3d⁵半充滿狀態，氣態Mn²⁺失去一個電子比氣態Fe²⁺失去一個電子難；
（3）元素周期表根據元素原子的外圍電子排布的特征分成五個區域，s區、p區、d區、ds區、f區，s區為第ⅠA、ⅡA族，p區為第ⅢA到零族，d區包括從第ⅢB族到八族，ds區為第ⅠB、ⅡB族，f區為鑭系和錒系；
（4）晶胞中原子個數的計算，每個晶胞中含有鈦原子數為2，氧原子數為4，可確定化學式為TiO₂，根據ρ=

m

V

計算出密度；
（5）①同周期從左向右，電負性逐漸增大，故電負性大小可以判斷；
②等電子體為電子數相等，CNO^-電子數為22，故與CNO^-互為等電子體微粒的化學式CO₂、N₂O、SCN^-等；
③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，且其分子內各原子最外層均已達到穩定結構，故N≡C-O-H．

解答： 解：（1）A．中甲醛中含有羥基，與水可以形成氫鍵，故A正確；
B．二氧化碳為sp雜化，故B錯誤；
C．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σ鍵，故C錯誤；
D．常溫下二氧化碳為氣體，二氧化硅為固體，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：A D；
（2）25號元素錳，價電子個數為25-18=7，價電子排布為3d⁵4s²，Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩定的3d⁵半充滿狀態轉變為不穩定的3d⁴狀態，而鐵為26號元素，價電子排布為3d⁶4s²，Fe²⁺轉化為Fe³⁺時，3d能級由不穩定的3d⁶狀態轉變為較穩定的3d⁵半充滿狀態，故氣態Mn²⁺再失去一個電子比氣態Fe²⁺再失去一個電子難；
故答案為：3d⁵4s²； Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩定的3d⁵半充滿狀態轉σσ變為不穩定的3d⁴狀態，而Fe²⁺轉化為Fe³⁺時，3d能級由不穩定的3d⁶狀態轉變為較穩定的3d⁵半充滿狀態；
（3）根據元素原子的外圍電子排布的特征，可將元素周期表分成五個區域，s區、d區、ds區、p區、f區，s區為第ⅠA、ⅡA族，p區為第ⅢA到零族，d區包括從第ⅢB族到八族，ds區為第ⅠB、ⅡB族，f區為鑭系和錒系，其中鈦位于第ⅣB族，屬于d區； 
故答案為：d區；
（4）每個晶胞中含有鈦原子數為8×0.125+1=2，氧原子數為4×0.5+2=4，故化學式為TiO₂，根據ρ=

m

V

計算出密度為

2(48+32) NA

b3

g/cm^-3=

160

b3NA

g/cm^-3，
故答案為：TiO₂；

160

b3NA

；
（5）①氫位于第一周期，碳、氮、氧元素位于第二周期，同周期從左向右，電負性逐漸增大，故電負性大小為H＜C＜N＜O，故答案為：H＜C＜N＜O；
②CNO^-電子數為22，等電子體為電子數相等，故與CNO^-互為等電子體微粒的化學式CO₂、N₂O、SCN^-等，故答案為：CO₂（N₂O）、SCN^-；
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定結構，碳為四配位，氮為三配位，氧為兩配位，故為N≡C-O-H，故答案為：N≡C-O-H．

點評：本題考查了氫鍵的形成，二氧化碳為sp雜化，苯中碳碳鍵含有6個σ鍵；d電子半充滿比較穩定，根據元素原子的外圍電子排布的特征，元素周期表分成五個區域，s區、p區、d區、ds區、f區，s區為第ⅠA、ⅡA族，p區為第ⅢA到零族，d區包括從第ⅢB族到八族，ds區為第ⅠB、ⅡB族，f區為鑭系和錒系，晶胞中原子個數的計算，同周期從左向右，電負性逐漸增大，等電子體，碳為四配位，氮為三配位，氧為兩配位，其分子內各原子最外層均已達到穩定結構可以確定化學式．