Question

过渡金属元素氧化物的应用研究是目前科学研究的前沿之一，试回答下列问题：
（1）二氧化钛作光催化剂能将居室污染物甲醛、苯等有害气体转化为二氧化碳和水，达到无害化．有关甲醛、苯、二氧化碳及水说法正确的是

 

．
①苯与B₃N₃H₆的总电子数相等；
②甲醛、苯分子中碳原子均采用sp³杂化；
③苯、二氧化碳、水和甲醛都是非极性分子；
④水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能存在氢键，甲醛分子间不存在氢键．
（2）2007年诺贝尔物理学奖为法国科学家阿尔贝?费尔和德国科学家彼得?格林贝格尔共同获得，以表彰他们在巨磁电阻效应（CMR效应）研究方面的成就．某钙钛型复合氧化物（如图1），以A原子为晶胞的顶点，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，当B位是V、Cr、Mn、Fe时，这种化合物具有CMR效应．
①用A、B、O表示这类特殊晶体的化学式：

 

．
②Cr、Mn的核外特征电子排布式分别为：Cr：[Kr]3d⁵4s¹、Mn：[Kr]3d⁵4s²，则它们第一电离能由小到大的排列顺序是：

 

（用“＜”排列）．
（3）CO₂的空间构型为

 

；固体CO₂与SiO₂熔沸点差异很大的原因是

 

．
（4）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞（其晶胞结构如图2）类似，其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位于立方体内）类似．每个冰晶胞平均占有

 

个水分子；冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同的原因是

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,判断简单分子或离子的构型,晶体的类型与物质熔点、硬度、导电性等的关系,极性分子和非极性分子,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）①．苯中电子总数为6×6+6=42，B₃N₃H₆电子总数为3×5+3×7+6=42，所以苯与B₃N₃H₆电子总数相等；
②．甲醛、苯分子中碳原子均含有3个δ键，没有孤对电子，采用sp²杂化；
③．甲醛分子的空间结构不对称属于极性分子，水分子中氧原子有孤对电子，也是极性分子；
④．水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键；
（2）①利用均摊法计算晶体的化学式；
②因为Cr的电子排布式为：[Kr]3d⁵4s¹，Mn的电子排布式为：[Kr]3d⁵4s²，锰与铬在同一周期且锰的原子序数大于铬，根据元素周期律可知，第一电离能由小到大的排列顺序是Cr＜Mn；
（3）根据价层电子对互斥理论确定其空间构型，根据不同类型晶体的性质差异进行比较熔沸点；
（4）利用均摊法确定每个冰晶胞含有的水分子个数，根据氧原子和碳原子的杂化方式分析．

解答： 解：（1））①．苯中电子总数为6×6+6=42，B₃N₃H₆电子总数为3×5+3×7+6=42，所以苯与B₃N₃H₆电子总数相等，故①正确；
②．甲醛、苯分子中碳原子均含有3个δ键，没有孤对电子，采用sp²杂化，故②错误；
③．甲醛分子的空间结构不对称属于极性分子，水分子中氧原子有孤对电子，也是极性分子，故③错误；
④．水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键，故④正确；
故答案为：①④；
（2）①由图1可知，晶胞中A位于顶点，晶胞中含有A为8×

1

8

=1个，B位于晶胞的体心，含有1个，O位于面心，晶胞中含有O的个数为6×

1

2

=3，则化学式为ABO₃，
故答案为：ABO₃；
②因为Cr的电子排布式为：[Kr]3d⁵4s¹，Mn的电子排布式为：[Kr]3d⁵4s²，锰与铬在同一周期且锰的原子序数大于铬，根据元素周期律可知，第一电离能由小到大的排列顺序是Cr＜Mn，故答案为：Cr＜Mn；
（3）二氧化碳分子中碳原子价层电子对个数是2，且不含孤电子对，所以其空间构型是直线形，CO₂是分子晶体，分子间是范德华力，SiO₂是空间网状的原子晶体，原子之间是共价键，作用力远大于范德华力，所以固体CO₂的熔沸点比SiO₂熔沸点要小得多，
故答案为：直线型分子；CO₂是分子间作用力形成的分子晶体，SiO₂是共价键形成的空间网状原子晶体；
（4）每个冰晶胞平均占有分子个数=4+

1

8

×8+6×

1

2

=8，H₂O的氧原子中含有2个σ键和2个孤电子对，金刚石中每个碳原子含有4个σ键且没有孤电子对，所以水中的O和金刚石中的C都是sp³杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子中一个氧原子可以和另外2个水分子形成2个原子，2个氢原子可以和另外2个水分子形成氢键，所以每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键，导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似，
故答案为：8；水中的O和金刚石中的C都是sp³杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键，且为正四面体结构．

点评：本题主要考查了原子的杂化方式、分子的空间构型、不同类型晶体的性质、晶胞的计算等知识，有一定的综合性，中等难度．