Question

11．由徐光宪院士发起、院士学子同创的《分子共和国》科普读物最近出版了，全书形象生动地戏说了BF₃、TiO₂、HCHO、N₂O、二茂铁、NH₃、HCN、H₂S、O₃、异戊二烯和萜等众多“分子共和国”中的明星．
（1）写出Fe³⁺的基态核外电子排布式[Ar]3d⁵．
（2）HCHO分子中碳原子轨道的杂化轨道类型为sp²；1mol HCN分子中含有σ键的数目为2mol．
（3）N₂O的空间构型为直线型，与N₂O互分等电子体的一种离子为CNO^-．
（4）TiO₂的天然晶体中，最稳定的一种晶体结构如图，则黑球表示钛（Ti）原子．

Answer 1

分析 （1）铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，铁原子失去3个电子变为Fe³⁺，根据构造原理写出Fe³⁺基态离子核外电子排布式；
（2）根据碳原子成的σ键、孤电子对数目确定杂化轨道数目，进而确定C原子杂化方式；单键都是σ键，双键和三键都是只有一个σ键；
（3）原子数相同，电子总数相同的分子，互称为等电子体，等电子体的结构相似，据此分析；
（4）根据均摊法计算出验原子数目．

解答 解：（1）铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，铁原子失去3个电子变为Fe³⁺，根据构造原理知，该离子核外电子排布式为[Ar]3d⁵，
故答案为：[Ar]3d⁵；
（2）HCHO分子，C原子成3个σ键键、没有孤电子对，杂化轨道数目为3，故其杂化类型为sp²杂化；
单键都是σ键，双键和三键都是只有一个σ键，HCN中含有1个H-C键，1个C≡N键，故共有2个σ键，所以1mol HCN中含有的σ键的数目为2mol；
故答案为：sp²；2；
（3）将2个N原子换成CO，所以与N₂O互分等电子体的一种分子为CO₂，又等电子体的结构相似，所以N₂O的空间构型为直线型；将N原子电子数减1得C原子，所以与N₂O互分等电子体的一种离子为CNO^-，故答案为：直线型；CNO^-；
（4）黑球的数目=8×$\frac{1}{8}$+1=2，白球数目=4×$\frac{1}{2}$=4，黑白球比例为1：2，故黑球是Ti，
故答案为：钛（Ti）．

点评 本题考查较综合，涉及核外电子排布式的书写、等电子体、杂化轨道类型、σ键数的判断等知识点，题目难度中等．注意基础知识的积累．