Question

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、CH₃COOH、CO₂、NO、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Fe原子的价层电子排布式

 

（2）溶液中CH₃COOH分子和NH₃分子之间能不能形成稳定的氢键？

 

（3）CO₂分子中碳原子的杂化轨道类型是

 

；1mol CH₃COOH中含有的σ键的数目为

 

（4）TiO₂的天然晶体中，最稳定的一种晶体结构如下图，黑球表示

 

原子．
（5）二茂铁（C₅H₅）₂Fe是Fe²⁺与环戊二烯基离子结合形成的小分子化合物，该化合物中Fe²⁺与环戊二烯基离子之间以

 

（填“离子键”、“金属键”、“配位键”、“氢键”、“范德华力”）相结合．

Answer 1

考点：原子轨道杂化方式及杂化类型判断,共价键的形成及共价键的主要类型,晶胞的计算

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，根据构造原理写出Fe原子的价层电子排布式；
（2）氢键是已经与电负性很大的原子（如N、O、F） 形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子（如 N、O、F）之问的作用力；
（3）CO₂分子的结构为O=C=O，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；
（4）根据均摊法计算出验原子数目；
（5）该化合物中Fe²⁺与环戊二烯基离子之间以配位键结合．

解答： 解：（1）铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，根据构造原理知Fe原子的价层电子排布式为3d⁶4s²，故答案为：3d⁶4s²；
（2）CH₃COOH分子中H原子连接在氧原子上，NH₃分子中H连接在N原子上，二者之间不能形成成稳定的氢键；故答案为：不能；
（3）CO₂分子的结构为O=C=O，C原子成2个σ键键、没有孤电子对，杂化轨道数目为2，故其杂化类型为sp杂化；
单键都是σ键，双键和三键都是只有一个σ键，CH₃COOH中含有3个H-C键，1个C-Cl键，1个O-C键，1个O=C键，1个H-O键，故共有7个σ键，所以1mol CH₃COOH中含有的σ键的数目为7mol；
故答案为：sp；7mol；
（4）黑球的数目=8×

1

8

+1=2，白球数目=4×

1

2

+2=4，黑白球比例为1：2，故黑球是Ti，故答案为：钛（Ti）；
（5）该化合物中Fe²⁺与环戊二烯基离子之间以间以配位键结合，Fe²⁺为中心原子，环戊二烯基离子作配体．故答案为：配位键．

点评：本题考查较综合，涉及氢键、分子极性的判断、核外电子排布式的书写等知识点，明确哪些元素的原子能形成氢键，难度中等．