Question

11．第四周期过渡元素Fe、Ti可与C、H、N、O形成多种化合物．
（1）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下列叙述不正确的是BC；（填字母）
A．因为HCHO与水分子间能形成氢键，所以CH₂O易溶于水
B．HCHO和CO₂分子中的中心原子均采用sp²杂化
C．C₆H₆分子中含有6个σ键和1个大π键，C₂H₂是非极性分子
D．CO₂晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低
③氰酸（HOCN）是一种链状分子，它与异氰酸（HNCO）互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，试写出氰酸的结构式N≡C-O-H；
（2）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道能与一些分子或离子形成配合物．
①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是具有孤对电子；
②六氰合亚铁离子[Fe（CN）₆]^4-中不存在B；
A、共价键   B、非极性键   C、配位键   D、σ键   E、π键
写出一种与 CN^-互为等电子体的单质分子式N₂；
（3）根据元素原子的外围电子排布特征，可将周期表分成五个区域，其中Ti属于d区；
（4）一种Al-Fe合金的立体晶胞如图所示．请据此回答下列问题：
①确定该合金的化学式；
②若晶体的密度=ρ g/cm³，则此合金中最近的两个Fe原子之间的距离（用含ρ的代数式表示，不必化简）为$\root{3}{\frac{139}{2N{\;}_{A}ρ}}$cm．

Answer 1

分析 （1）①根据元素周期表电负性的递变规律比较电负性强弱；
②A．甲醛和水分子间能形成氢键，所以CH₂O易溶于水；B．二氧化碳分子中C原子为sp杂化；C．苯中碳碳键含有6个σ键，每个碳氢键含有一个σ键；D．原子晶体的熔沸点大于分子晶体；
③碳为四价，氮为三价，氧为两价，氰酸（HOCN）是一种链状分子，且其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，故N≡C-O-H；
（2）①形成配离子具备的条件为：中心原子具有空轨道，配体具有孤对电子对；
②六氰合亚铁离子[Fe（CN）₆]^4-中Fe²⁺与CN^-形成配位键，CN^-中存在C≡N三键，为极性共价键，三键中有1个σ键2个π键；CN^-中C原子与1个单位负电荷用N原子替换可得CN^-等电子体的单质；
（3）根据Ti原子核外电子排布式解答；
（4）①根据均摊法计算化学式；
②计算出晶胞边长，即可进一步求出最近的两个Fe原子之间的距离．

解答 解：（1）①同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大，则有电负性C＜N＜O，H的电负性最小，电负性顺序为：H＜C＜N＜O，
故答案为：H＜C＜N＜O；
②A．A中甲醛中含有羟基，与水可以形成氢键，故A正确；
B．HCHO分子中C原子采用sp²杂化，但二氧化碳分子中C原子为sp杂化，故B错误；
C．C₂H₂是直线型对称结构，为非极性分子，但苯中碳碳键含有6个σ键，每个碳氢键含有一个σ键，苯分子中一共含有12个，故C错误；
D．二氧化碳晶体是分子晶体，二氧化硅晶体是原子晶体，所以CO₂晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低，故D正确，
故答案为：BC；
③氰酸（HOCN）是一种链状分子，且其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，碳为四价，氮为三价，氧为两价，故N≡C-O-H，
故答案为：N≡C-O-H；
（2）①形成配离子具备的条件为：中心原子具有空轨道，配体具有孤对电子对，
故答案为：具有孤对电子；
②六氰合亚铁离子[Fe（CN）₆]^4-中Fe²⁺与CN^-形成配位键，CN^-中存在C≡N三键，为极性共价键，三键中有1个σ键2个π键，所以CN^-中共价键、配位键、σ键、π键；CN^-中C原子与1个单位负电荷用N原子替换可得CN^-等电子体的单质为N₂，
故答案为：B；N₂；
（3）Ti原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，钛位于第四周期第ⅣB族，属于d区，故答案为：d；
（4）①Fe位于顶点、面心、体心和棱心，数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+1+12×$\frac{1}{4}$=8，Al位于晶胞体心，数目为4，原子数目比值为2：1，化学式可写为：Fe₂Al，
答：化学式为Fe₂Al；
②晶胞质量为：$\frac{4}{N{\;}_{A}}$×（56×2+27）g，设晶胞边长为a cm，则晶胞体积为a³cm³，由密度公式得：ρ×a³=$\frac{4}{N{\;}_{A}}$×（56×2+27），解得a=2×$\root{3}{\frac{139}{2N{\;}_{A}ρ}}$，两个Fe原子之间的距离为边长的一半，则距离为：$\frac{1}{2}$×a cm=$\root{3}{\frac{139}{2N{\;}_{A}ρ}}$cm，
故答案为：$\root{3}{\frac{139}{2N{\;}_{A}ρ}}$．

点评 本题考查了物质结构和性质，题目比较综合，侧重对物质结构主干知识的考查，涉及电负性、杂化理论、化学键、分子结构与性质、晶体类型与性质、晶胞计算等，需要学生具备知识的基础，难度中等．