Question

6．血紅素是血紅蛋白分子上的主要穩(wěn)定結構，為血紅蛋白、肌紅蛋白的輔基，其分子結構如圖．
（1）基態(tài)鐵原子有26種完全不同的電子，基態(tài)鐵原子價層電子排布式為3d⁶4s²．
（2）血紅素的中心離子配位數為4，血紅素分子結構中碳原子的雜化方式為sp²和sp³．
（3）血紅素的組成元素中，第一電離能最大的是N．由血紅素的組成元素所組成的離子中與NH₃互為等電子體的是H₃O⁺．
（4）相同條件下，C、O、N三種非金屬元素所對應的最簡單的氫化物的沸點由高到低的順序為H₂O＞NH₃＞CH₄．
（5）下列說法正確的是ABC
A．CH₄和NH${\;}_{4}^{+}$鍵角相同
B．H₂O、O₃分子都是折線形
C．每個CO₂、HCN分子都含有兩個σ鍵和兩個π鍵
D．每個龍腦分子（）中有3個手性碳原子．

Answer 1

分析 （1）核外有多少電子，就有多少種運動狀態(tài)不同的電子，基態(tài)鐵原子核外有26個電子，根據核外電子排布規(guī)律書寫基態(tài)原子的電子排布式，根據基態(tài)鐵原子核外電子排布書寫價層電子排布式；
（2）血紅素的中心離子為Fe²⁺，配位數指與鐵離子共價的原子，根據雜化理論分析碳原子的雜化方式；
（3）同一主族元素的第一電離能隨著原子序數的增大而減小，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而增大，注意同一周期的第ⅡA元素的第一電離能大于第ⅢA族，第ⅤA族的大于第ⅥA族；原子數總數相同、電子總數相同的微粒，互稱為等電子體；
（4）分子之間存在氫鍵沸點升高，同類型，相對分子質量越大，沸點越高；
（5）A．根據CH₄和NH₄⁺的微粒空間結構判斷鍵角；
B．根據雜化理論分析H₂O、O₃分子空間結構；
C．單鍵為σ鍵和雙鍵為σ鍵和π鍵，三鍵含1個σ鍵和2個π鍵；
D．有機分子中碳原子連四個不同的原子或原子團時，稱為不對稱碳原子（或手性碳原子）．

解答 解：（1）Fe元素為26號元素，原子核外有26個電子，所以核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，核外有26個電子，有26種完全不同的電子，基態(tài)Fe原子核外處在能量最高的能級為3d，3d上存在4個未成對電子，所以基態(tài)鐵原子價層電子為3d⁶4s²，
故答案為：26；3d⁶4s²；
（2）血紅素的中心離子為Fe²⁺，與鐵離子共價的原子有4個，所以配位數為4，血紅素分子結構中碳原子有甲基、亞甲基、碳碳雙鍵、碳氧雙鍵、碳氮單鍵，所以其雜化為sp²和sp³，
故答案為：4；sp²和sp³；
（3）血紅素中含有C、H、O、N、Fe五種元素，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而增大，As和Fe屬于同一周期，第一電離能As＞Fe，同一主族元素的第一電離能隨著原子序數的增大而減小，N和As屬于同一主族，所以第一電離能N＞As、，C、N、O屬于同一周期，但第五主族元素的第一電離能大于第六主族元素的，所以C、N、O三種元素的第一電離能由小到大的順序是C、O、N；氫元素的第一電離能最小，所以血紅素的組成元素中，第一電離能最大的是N，NH₃為4原子10電子微粒，由血紅素的組成元素所組成的離子與氨氣等電子體的為：H₃O⁺，
故答案為：N；H₃O⁺；
（4）C、O、N三種非金屬元素所對應的最簡單的氫化物分別為：CH₄、H₂O、NH₃，都形成分子晶體，H₂O、NH₃分子之間存在氫鍵，CH₄分子間不能形成氫鍵，H₂O相對分子質量最大，故沸點：H₂O＞NH₃＞CH₄，
故答案為：H₂O＞NH₃＞CH₄；
（5）A．CH₄和NH₄⁺都為正四面體結構，鍵角都為109.18′相同，故A正確；
B．H₂O中O原子的價層電子對個數=2+$\frac{1}{2}$（6-2×1）=4且含有2個孤電子對，所以O原子采用sp³雜化，其空間構型為V形（折線形）結構；O₃中價層電子對個數都是3且都含有一對孤電子對，所以分子空間構型都是V形（折線形），都是折線形，故B正確；
C．CO₂結構式為O=C=O，每個CO₂含有兩個σ鍵和兩個π鍵，HCN結構式為H-C≡N，每個HCN分子含有兩個σ鍵和兩個π鍵，故C正確；
D．龍腦分子（中只有與羥基相連的碳原子為手性碳原子，故D錯誤；
故答案為：ABC．

點評 本題主要考查了基態(tài)原子的核外電子排布、鍵角、氫化物的沸點、配位鍵等知識，題目難度中等，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力，注意把握血紅素分子結構獲取解題信息．