Question

11．由徐光憲院士發起、院士學子同創的《分子共和國》科普讀物最近出版了，全書形象生動地戲說了BF₃、TiO₂、HCHO、N₂O、二茂鐵、NH₃、HCN、H₂S、O₃、異戊二烯和萜等眾多“分子共和國”中的明星．
（1）寫出Fe³⁺的基態核外電子排布式[Ar]3d⁵．
（2）HCHO分子中碳原子軌道的雜化軌道類型為sp²；1mol HCN分子中含有σ鍵的數目為2mol．
（3）N₂O的空間構型為直線型，與N₂O互分等電子體的一種離子為CNO^-．
（4）TiO₂的天然晶體中，最穩定的一種晶體結構如圖，則黑球表示鈦（Ti）原子．

Answer 1

分析 （1）鐵是26號元素，鐵原子核外有26個電子，鐵原子失去3個電子變為Fe³⁺，根據構造原理寫出Fe³⁺基態離子核外電子排布式；
（2）根據碳原子成的σ鍵、孤電子對數目確定雜化軌道數目，進而確定C原子雜化方式；單鍵都是σ鍵，雙鍵和三鍵都是只有一個σ鍵；
（3）原子數相同，電子總數相同的分子，互稱為等電子體，等電子體的結構相似，據此分析；
（4）根據均攤法計算出驗原子數目．

解答 解：（1）鐵是26號元素，鐵原子核外有26個電子，鐵原子失去3個電子變為Fe³⁺，根據構造原理知，該離子核外電子排布式為[Ar]3d⁵，
故答案為：[Ar]3d⁵；
（2）HCHO分子，C原子成3個σ鍵鍵、沒有孤電子對，雜化軌道數目為3，故其雜化類型為sp²雜化；
單鍵都是σ鍵，雙鍵和三鍵都是只有一個σ鍵，HCN中含有1個H-C鍵，1個C≡N鍵，故共有2個σ鍵，所以1mol HCN中含有的σ鍵的數目為2mol；
故答案為：sp²；2；
（3）將2個N原子換成CO，所以與N₂O互分等電子體的一種分子為CO₂，又等電子體的結構相似，所以N₂O的空間構型為直線型；將N原子電子數減1得C原子，所以與N₂O互分等電子體的一種離子為CNO^-，故答案為：直線型；CNO^-；
（4）黑球的數目=8×$\frac{1}{8}$+1=2，白球數目=4×$\frac{1}{2}$=4，黑白球比例為1：2，故黑球是Ti，
故答案為：鈦（Ti）．

點評 本題考查較綜合，涉及核外電子排布式的書寫、等電子體、雜化軌道類型、σ鍵數的判斷等知識點，題目難度中等．注意基礎知識的積累．