Question

3．过渡元素Ti、Mn、Fe、Cu等可与C、H、O形成多种化合物．请回答下列问题：
（1）根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域，其中Mn属于d区．
（2）Ti（BH₄）₂是一种过渡元素硼氢化物储氢材料．基态Ti²⁺中电子占据的最高能层符号为M，该能层具有的原子轨道数为9．BH₄^-的空间构型是正四面体型．
（3）在Cu的催化作用下，乙醇可被空气中氧气氧化为乙醛，乙醛分子中碳原子的杂化方式是sp³、sp²，乙醛分子中HCO的键角大于乙醇分子中H-C-O的键角（填“大于”、“等于”或“小于”）．
（4）电镀厂排放的废水中常含有剧毒的CN^-，可在TiO₂的催化下，先用NaClO将CN^-氧化成CNO^-，再在酸性条件下CNO^-继续被NaClO氧化成N₂和CO₂．
①H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为H＜C＜N＜O．
②与CN^-互为等电子体微粒的化学式为CO（或N₂等）（写出一种即可）
（5）单质铁有δ、γ、α三种同素异形体，三种晶胞中Fe原子的配位数之比为4：6：3，δ、γ、α三种晶胞的边长之比为$\frac{2}{\sqrt{3}}$：$\sqrt{2}$：1．

Answer 1

分析 （1）Mn为第ⅤⅢ族元素，最后填充电子为d电子；
（2）基态Ti²⁺价电子排布式为：3d²，最高能层为M层，该能层下含有1个3s轨道、3个3p轨道和5个3d轨道，共有9个原子轨道；
BH₄^-中B原子价层电子对=4+$\frac{1}{2}$（3+1-4×1）=4，且没有孤电子对；
（3）乙醛分子中甲基上碳原子含有4个σ键，醛基上的碳原子含有3个σ键，据此判断碳原子的杂化方式，碳原子杂化方式不同导致其键角不同；
（4）①非金属性越强，电负性越大；②等电子体中原子数、价电子数相同；
（5）δ-Fe为体心立方密堆积，配位数为8，γ-Fe为面心立方密堆积，配位数为12，α=Fe为简单立方堆积，配位数为6；设Fe的原子半径为r，δ、γ、α晶胞的边长分别为a₁、a₂、a₃，则δ中$\sqrt{3}$a₁=4r，γ中$\sqrt{2}$a₂=4r，α中a₃=2r，以此计算．

解答 解：（1）Mn为第ⅤⅢ族元素，外围电子排布式为3d⁵4s²，最后填充电子为d电子，则位于d区，
故答案为：d；
（2）Ti的原子序数为22，Ti²⁺核外有20个电子，Ti²⁺的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²或[Ar]3d²，基态Ti²⁺价电子排布式为：3d²，最高能层为M层，该能层下含有1个3s轨道、3个3p轨道和5个3d轨道，共有9个原子轨道，BH₄^-中B原子价层电子对=4+$\frac{1}{2}$（3+1-4×1）=4，且没有孤电子对，则为正四面体型，
故答案为：M；9；正四面体型；
（3）乙醛分子中甲基上碳原子含有4个σ键，醛基上的碳原子含有3个σ键，所以甲基中的碳原子采用sp³杂化，醛基中的碳原子采用sp²杂化，醛基中碳原子采用sp²杂化、乙醇中含有醇羟基的碳原子采用sp³杂化，导致乙醛分子中H-C-O的键角大于乙醇分子中的H-C-O的键角，
故答案为：sp³、sp²；大于；
（4）①非金属性越强，电负性越大，则电负性为H＜C＜N＜O，
故答案为：H＜C＜N＜O；
②与CN^-互为等电子体微粒的化学式为CO（或N₂等），
故答案为：CO（或N₂等）；
（5）δ-Fe为体心立方密堆积，配位数为8，γ-Fe为面心立方密堆积，配位数为12，α=Fe为简单立方堆积，配位数为6，则δ、γ、α三种晶胞中铁原子的配位数之比为8：12：6=4：6：3，设Fe的原子半径为r，δ、γ、α晶胞的边长分别为a₁、a₂、a₃，则δ中$\sqrt{3}$a₁=4r，γ中$\sqrt{2}$a₂=4r，α中a₃=2r，则边长之比为：$\frac{4}{\sqrt{3}}$r：（2$\sqrt{2}$r）：（2r）=$\frac{2}{\sqrt{3}}$：$\sqrt{2}$：1，
故答案为：4：6：3；$\frac{2}{\sqrt{3}}$：$\sqrt{2}$：1．

点评 本题考查晶胞计算、分子空间构型、电负性等，为高频考点，把握物质的结构与性质的关系等为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意（5）为解答的难点，题目难度中等．