随着石油资源的日趋紧张.天然气资源的开发利用受到越来越多的关注.以天然气(主要成分CH4)为原料经合成气(主要成分CO.H2)制化学品.是目前天然气转化利用的主要技术路线.而采用渣油.煤.焦炭为原料制合成气.常因含羰基铁［Fe(CO)5］等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒. 请问答下列问题: 5中铁的化合价� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

(14分)随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。以天然气（主要成分CH₄）为原料经合成气（主要成分CO、H₂）制化学品，是目前天然气转化利用的主要技术路线。而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气，常因含羰基铁［Fe(CO)₅］等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒。

请问答下列问题：

（1）Fe(CO)₅中铁的化合价为0，写出铁原子的基态电子排布式　　　　　　　　　

（2）原子数目和电子总数（或价电子总数）相同的微粒互为等电子体，等电子体具有相似的结构特征。与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为　　　　和　　　（填化学式），CO分子的结构式可表示成　　　　　　。

（3）Fe(CO)₅常温下呈液态，熔点为－20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂。据此可判断Fe(CO)₅晶体为　　　　　　　晶体。

（4）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³杂化的分子有　　　　　　　　　，CH₃OH的熔、沸点比CH₄的熔、沸点比高，其主要原因是　　　　　　　　　　。

【答案】

（14分）（1）1s² 2s²2p⁶3s ²3p⁶3d⁶4s²（2分）(2) N₂（2分）、CN^－（2分），C≡O（2分）

(3) 分子晶体（2分）(4) CH₄和CH₃OH（2分），CH₃OH形成分子间氢键（2分）

【解析】（1）根据构造原理可知，铁原子的基态电子排布式为1s² 2s²2p⁶3s ²3p⁶3d⁶4s²。

（2）应用价电子数和原子数分别都相等的是等电子体，所以与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为N₂和CN^－；由于氮气是直线型结构，所以CO分子的结构式可表示成C≡O。

（3）Fe(CO)₅常温下呈液态，熔点为－20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂。据此可判断Fe(CO)₅晶体应该是分子晶体。

（4）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³杂化的分子是CH₄、CH₃OH，CO是直线型结构，采用sp杂化。由于CH₃OH形成分子间氢键，所以CH₃OH的熔、沸点比CH₄的熔、沸点比高。

练习册系列答案

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随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的转化利用越来越受到人们的关注．如图所示是最近研发出的天然气利用新途径：首先，甲烷在催化剂作用下发生“氧氯化反应”生成一氯甲烷；然后，一氯甲烷在400℃的条件下通过分子筛催化转化为低碳烯烃．
请根据以上信息回答下列问题：
（1）第一轮次反应投料时甲烷和氯化氢的最佳体积比为

l：1

．
（2）由一氯甲烷生成丙烯的化学方程式为

3CH₃Cl

分子筛

CH₂=CH-CH₃+3HCl

3CH₃Cl

分子筛

CH₂=CH-CH₃+3HCl

．
（3）若该途径中的第一步“甲烷氧氯化反应”的转化率为80%，经除水、分离出混合物中的一氯甲烷后，剩余物质全部留用并投入第二轮次生产；第二步反应生成含有乙烯、丙烯、丁烯的混合气体，碳原子的利用率为90%，分离出其中的烯烃气体后剩余物质全部留用并投入第二轮次生产．则：
①标准状况下，1m³甲烷经过一轮反应可得到

0.45

kg乙烯、丙烯、丁烯的混合气体．
②第二轮次反应投料时，需补充的甲烷、氧气和HCl的体积比为

10：5：1

．

随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注．以天然气（主要成分CH₄）为原料合成气（主要成分
CO、H₂）制化学品，是目前天然气转化利用的主要技术路线．而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气，常因含羰基铁[Fe（CO）₅]等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒．
请问答下列问题：
（1）Fe（CO）₅中铁的化合价为0，写出铁原子的基态电子排布式

[Ar]3d⁶4s²

．
（2）原子数目和电子总数（或价电子总数）相同的微粒互为等电子体，等电子体具有相似的结构特征．与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为

N₂

和

CN^-

（填化学式），CO分子的结构式可表示成

C≡O

．
（3）Fe（CO）₅常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂．据此可判断Fe（CO）₅晶体为

分子晶体

（填晶体类型）．
（4）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³杂化的分子有

CH₄、CH₃OH

，CH₃OH的熔、沸点比CH₄的熔、沸点比高，其主要原因是

CH₃OH形成分子间氢键

．

（12分）随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的转化利用越来越受到人们的关注。下图是最近研发出的天然气利用新途径：首先甲烷在催化剂作用下发生“氧氯化反应”生成一氯甲烷；然后一氯甲烷在400°C的条件下通过分子筛催化转化为低碳烯烃。

请根据以上信息回答下列问题：

（1）第一轮次反应投料时甲烷和氯化氢的最佳体积比（相同条件）为。

（2）由一氯甲烷生成丙烯的化学方程式为。

（3）按最佳反应投料比，若该途径中的第一步“甲烷氧氯化反应”的转化率为80%，经除水、分离出混合物中的一氯甲烷后，剩余CH₄、O₂和HCl全部留用并投入第二轮次生产；第二步一氯甲烷反应生成含有乙烯、丙烯、丁烯和氯化氢的混合气体，碳原子的利用率为90%，分离出其中的烯烃气体后，剩余HCl也全部留用并投入第二轮次生产，则：

①标准状况下，1m³甲烷经过一轮反应可得到 kg乙烯、丙烯、丁烯的混

合气体。

②为了与第一轮次得到的等量的低碳烯烃，第二轮次反应投料时，需补充的CH₄、

O₂和HCl的体积比为（相同条件）。（请写出①和②的计算过程）

随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。以天然气（主要成分是CH₄）为原料经合成气（主要成分为CO、H₂）制化学品，是目前天然气转化利用的主要技术路线。而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气，常因含羰基铁［Fe(CO)₅］等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒。请回答下列问题：

（1）［Fe (CO)₅］中铁的化合价为0，写出铁原子的基态电子排布式：_________________；

（2）与CO互为等电子体的分子和离子分别为___________和___________（各举一种即可，填化学式），CO分子的电子式为__________，CO分子的结构式可表示成______ _。

（3）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³杂化的分子有_________________，CH₃OH的熔、沸点比CH₄高，其主要原因是_____________________________________。

（4）CH₃CHO分子中，－CH₃中的碳原子采用____________杂化方式，－CHO中的碳原子采取_____________杂化方式。

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