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CH₄）為原料合成氣（主要成分
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(guò)程中的催化劑產(chǎn)生中毒．
請(qǐng)問(wèn)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

[Ar]3d⁶4s²

．
（2）原子數(shù)目和電子總數(shù)（或價(jià)電子總數(shù)）相同的微�；�為等電子體，等電子體具有相似的結(jié)構(gòu)特征．與CO分子互為等電子體的分子和離子分別為

N₂

和

CN^-

（填化學(xué)式），CO分子的結(jié)構(gòu)式可表示成

C≡O(shè)

．
（3）Fe（CO）₅常溫下呈液態(tài)，熔點(diǎn)為-20.5℃，沸點(diǎn)為103℃，易溶于非極性溶劑．據(jù)此可判斷Fe（CO）₅晶體為

分子晶體

（填晶體類型）．
（4）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³雜化的分子有

CH₄、CH₃OH

，CH₃OH的熔、沸點(diǎn)比CH₄的熔、沸點(diǎn)比高，其主要原因是

CH₃OH形成分子間氫鍵

．

Answer 1

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）原子數(shù)電子數(shù)相等的微粒叫等電子體；
（3）Fe（CO）₅常溫下呈液態(tài)，熔沸點(diǎn)較低，應(yīng)為分子晶體；
（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，如：如果是直線型，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，稱為氫鍵．

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)，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，
故答案為：N₂；CN^-；C≡O(shè)；
（3）Fe（CO）₅常溫下呈液態(tài)，熔沸點(diǎn)較低，易溶于非極性溶劑，應(yīng)為分子晶體，
故答案為：分子；
（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．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形成分子間氫鍵．

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、晶體類型、熔沸點(diǎn)比較等，難度中等，（4）是學(xué)生解答中的難度，注意根據(jù)氫鍵來(lái)解答．