Question

【題目】隨著石油資源的日趨緊張，天然氣資源的開發(fā)利用受到越來越多的關(guān)注。以天然氣(主要成分是CH4)為原料經(jīng)合成氣(主要成分為CO、H2)制化學(xué)品，是目前天然氣轉(zhuǎn)化利用的主要技術(shù)路線。而采用渣油、煤、焦炭為原料制合成氣，常因含羰基鐵[Fe(CO)5]等而導(dǎo)致以合成氣為原料合成甲醇和合成氨等生產(chǎn)過程中的催化劑產(chǎn)生中毒。請回答下列問題：

(1)[Fe(CO)5]中鐵的化合價(jià)為0，寫出鐵原子的基態(tài)電子排布式：_____________________。

(2)與CO互為等電子體的分子和離子分別為________和________(各舉一種即可，填化學(xué)式)，CO分子的電子式為________，CO分子的結(jié)構(gòu)式可表示成________。

(3)在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3雜化的分子有___，CH3OH的熔、沸點(diǎn)比CH4高，其主要原因是__________。

(4)CH3CHO分子中，—CH3中的碳原子采取________雜化方式，—CHO中的碳原子采取________雜化方式。

Answer 1

【答案】[Ar]3d64s2 N2； CN-； C≡O(shè) CH4、CH3OH CH3OH分子是極性分子，同時(shí)分子之間還存在著氫鍵的作用 sp3 sp2

【解析】

（1）Fe的原子序數(shù)為26，利用電子排布規(guī)律來書寫電子排布式；
（2）CO分子中C原子上有一對孤對電子，C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則C、O之間為三鍵，等電子體中原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)都相同；
（3）判斷原子采取雜化方式時(shí)，先根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論判斷價(jià)層電子對，然后再確定采取的雜化方式；氫原子與電負(fù)性大、半徑小的原子X（氟、氧、氮等）以共價(jià)鍵結(jié)合，若與電負(fù)性大的原子Y（與X相同的也可以）接近，在X與Y之間以氫為媒介，生成X-H…Y形式的一種特殊的分子間相互作用，稱為氫鍵；
（4）判斷原子采取雜化方式時(shí)，先根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論判斷價(jià)層電子對，然后再確定采取的雜化方式．

（1）Fe的原子序數(shù)為26，則基態(tài)電子排布式為[Ar]3d64s2，

故答案為：[Ar]3d64s2；

（2）等電子體中原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)都相同，則N2、CN-、CO的原子數(shù)都是2，價(jià)電子數(shù)都是10，則互為等電子體，所以其中分子為：N2，離子為：CN-；互為等電子體的分子結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)式與電子式可知，CO分子結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，電子式為：，

故答案為：N2；CN-；；C≡O(shè)；

（3）在CO分子中價(jià)層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)（1）+中心原子上的孤電子對數(shù)（1），所以碳原子采取sp雜化；在CH3OH中，價(jià)層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)（4）+中心原子上的孤電子對數(shù)（0），所以碳原子采取sp3雜化；CH4分子中價(jià)層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)（4）+中心原子上的孤電子對數(shù)（0），所以碳原子采取sp3雜化。CH3OH分子是極性分子，且CH3OH形成分子間氫鍵，沸點(diǎn)較CH4高，

故答案為：CH4、CH3OH；CH3OH分子是極性分子，同時(shí)分子之間還存在著氫鍵的作用；

（4）價(jià)層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù)，-CH3中價(jià)層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)（4）+中心原子上的孤電子對數(shù)（0）所以碳原子采用sp3；-CHO價(jià)層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)（3）+中心原子上的孤電子對數(shù)（0），所以碳原子采用sp3。

故答案為：sp3；sp2。