Question

11．隨著石油資源的日趨緊張．天然氣資源的開發利用受到越來越多的關注，以天然氣（主要成分是CH₄）為原料經合成氣（主要成分CO、H₂）制化學品，是目前天然氣轉化利用的主要技術路線．而采用渣油、煤、焦炭為原料制合成氣，常因含羰基鐵[Fe（CO）₅]等而導致以合成氣為原料合成甲醇和合成氨等生產過程中的催化劑產生中毒．
請問答下列問題：
（1）[Fe（CO）₅]中鐵的化合價為0．寫出鐵原子的基態價電子排布式：3d⁶4s²．
（2）與CO互為等電子體的分子和離子分別為N₂和CN^-（各舉一種即可，填化學式），CO分子的結構式可表示成C≡O，該分子中含1個σ鍵2個π鍵．
（3）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³雜化的分子有CH₄、CH₃OH，CH₃OH的熔、沸點比CH₄的熔、沸點比高，其主要原因是CH₃OH分子之間形成氫鍵，且為極性分子．
（4）CH₃CHO分子中，-CH₃中的碳原子采用sp³雜化方式，-CHO中的碳原子采用sp²雜化方式．

Answer 1

分析 （1）[Fe（CO）₅]中鐵原子與CO形成配位鍵；Fe的原子核外電子數為26，根據能量最低原理書寫價電子排布式；
（2）原子數目相等、價電子總數也相等的微粒互為等電子體，等電子體的結構相似；
（3）碳原子采取sp³雜化，則分子中C原子雜化軌道數目為4，雜化軌道數目=σ鍵數+孤電子對數；CH₃OH分子之間形成氫鍵，熔沸點高于甲烷的；
（4）CH₃CHO分子中C原子均沒有孤對電子，-CH₃中的碳原子雜化軌道數目為4、-CHO中的碳原子雜化軌道數目為3．

解答 解：（1）[Fe（CO）₅]中鐵原子與CO形成配位鍵，Fe元素化合價為0價，Fe的原子核外電子數為26，基態電子排布式為[Ar]3d⁶4s²，價電子排布式為：3d⁶4s²，
故答案為：0；3d⁶4s²；
（2）原子數目相等、價電子總數也相等的微粒互為等電子體，與CO互為等電子體的分子、離子分別為N₂、CN^-，
等電子體的結構相似，則CO與氮氣分子結構相似，結構式為C≡O，該分子中含1個σ鍵、2個π鍵，．
故答案為：N₂；CN^-；C≡O；1；2；
（3）在CH₄、CO、CH₃OH三種物質中甲烷、甲醇中C原子雜化軌道數目為4，碳原子采取sp³雜化，CH₃OH分子之間形成氫鍵，且為極性分子，則熔沸點高于甲烷的，
故答案為：CH₄、CH₃OH；CH₃OH分子之間形成氫鍵，且為極性分子；
（4）CH₃CHO分子中C原子均沒有孤對電子，-CH₃中的碳原子雜化軌道數目為4、-CHO中的碳原子雜化軌道數目為3，分別采取sp³雜化、sp²雜化，
故答案為：sp³；sp²．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、等電子體、化學鍵、分子結構與性質、雜化方式判斷等，注意氫鍵對物質性質的影響．