Question

隨著石油資源的日趨緊張，天然氣資源的開(kāi)發(fā)利用受到越來(lái)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(xiàn)．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(guò)程中的催化劑產(chǎn)生中毒．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）[Fe（CO）₅]中鐵的化合價(jià)為0，寫(xiě)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中的碳原子采用

 

雜化方式，-CHO中的碳原子采取

 

雜化方式．

Answer 1

考點(diǎn)：原子軌道雜化方式及雜化類(lèi)型判斷,原子核外電子排布

專(zhuān)題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）Fe的原子序數(shù)為26，利用電子排布規(guī)律來(lái)書(shū)寫(xiě)電子排布式；
（2）CO分子中C原子上有一對(duì)孤對(duì)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(duì)互斥理論判斷價(jià)層電子對(duì)，然后再確定采取的雜化方式，如：如果是直線(xiàn)型，采取的就是SP雜化；氫原子與電負(fù)性大、半徑小的原子X(jué)（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(chēng)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(duì)互斥理論判斷價(jià)層電子對(duì)，然后再確定采取的雜化方式．

解答： 解：（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）CO分子中C原子上有一對(duì)孤對(duì)電子，C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，孤對(duì)電子數(shù)為1，σ鍵數(shù)為1，則碳原子采取sp雜化，又等電子體中原子數(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，CO分子的電子式為，
故答案為：N₂；CN^-；；C≡O(shè)；
（3）判斷原子采取雜化方式時(shí)，先根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷價(jià)層電子對(duì)，然后再確定采取的雜化方式，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)+中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)，σ鍵電子對(duì)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)=中心原子結(jié)合的原子個(gè)數(shù)，中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)=

1

2

（a-xb），說(shuō)明：對(duì)于分子，a為中心原子的價(jià)電子數(shù)，x為配位原子個(gè)數(shù)，b為配位原子最多能接受的電子數(shù)．在CH₄中價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)（4）+中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)（0），所以碳原子采取sp³雜化；在CO分子中價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)（1）+中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)（1），所以碳原子采取sp雜化；CH₃OH中，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)（4）+中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)（0），所以碳原子采取sp³雜化；CH₃OH形成分子間氫鍵，沸點(diǎn)升高，
故答案為：CH₄、CH₃OH；CH₃OH分子之間有極性，同時(shí)分子之間還存在著氫鍵的作用；
（4）價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)+中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)，-CH₃中價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)（4）+中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)（0）所以碳原子采用sp³，-CHO價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)（3）+中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)（0），所以碳原子采用sp³，故答案為：sp³；sp²．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，注重對(duì)電子排布、熔沸點(diǎn)比較等，難度中等，（3）是學(xué)生解答中的難度，注意根據(jù)氫鍵來(lái)解答．