Question

14．碳、氧、氯、鐵是與人類生產(chǎn)、生活息息相關(guān)的化學(xué)元素．
（1）基態(tài)鐵原子的外圍電子排布式為3d⁶4s²．
（2）與CO互為等電子體的分子和離子分別為N₂和CN^-（各舉一種即可，填化學(xué)式），CO分子的電子式為．
（3）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³雜化的分子有CH₄、CH₃OH，CH₃OH的熔、沸點比CH₄高，其主要原因是CH₃OH分子之間有極性，同時分子之間還存在著氫鍵的作用．
（4）C、O、Cl三種元素的電負性由大到小的順序為O＞Cl＞C（用元素符號表示）．COCl₂俗稱光氣，分子中C原子采取sp²雜化成鍵，根據(jù)原子軌道重疊方式的不同來看，碳原子與氧原子之間形成共價鍵的類型和數(shù)目為1個σ鍵1個π鍵．
（5）甲烷和四氯化碳具有相似的空間結(jié)構(gòu)，但常溫下甲烷是氣體，四氯化碳是液體，其原因是組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強，沸點越高．

Answer 1

分析 （1）鐵是26號元素，其原子核外有26個電子，根據(jù)構(gòu)造原理寫出其外圍電子排布式；
（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)和價電子數(shù)都相同；
（3）判斷原子采取雜化方式時，先根據(jù)價層電子對互斥理論判斷價層電子對，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；氫原子與電負性大、半徑小的原子X（氟、氧、氮等）以共價鍵結(jié)合，若與電負性大的原子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）元素的非金屬性越強其電負性越大，根據(jù)價層電子對互斥理論確定其雜化方式，共價單鍵是σ鍵，共價雙鍵中一個是σ鍵一個是π鍵；
（5）組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體中，分子間作用力越大其熔沸點越高．

解答 解：（1）鐵元素在周期表中是26號元素，基態(tài)原子的外圍電子排布式為：3d⁶4s²，故答案為：3d⁶4s²；
（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CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，孤對電子數(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)和價電子數(shù)都相同，則 N₂、CN^-、CO的原子數(shù)都是2，價電子數(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^-；；
（3）判斷原子采取雜化方式時，先根據(jù)價層電子對互斥理論判斷價層電子對，然后再確定采取的雜化方式，價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù)，σ鍵電子對數(shù)=σ鍵個數(shù)=中心原子結(jié)合的原子個數(shù)，中心原子上的孤電子對數(shù)=$\frac{1}{2}$（a-xb），說明：對于分子，a為中心原子的價電子數(shù)，x為配位原子個數(shù)，b為配位原子最多能接受的電子數(shù)．在CH₄中價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù)=4，所以碳原子采取sp³雜化；在CO分子中價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù)=2，所以碳原子采取sp雜化；CH₃OH中，價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù)=4，所以碳原子采取sp³雜化；CH₃OH形成分子間氫鍵，沸點升高，
故答案為：CH₄、CH₃OH；CH₃OH分子之間有極性，同時分子之間還存在著氫鍵的作用；
（4）元素的非金屬性越強其電負性越大，O、Cl、C的非金屬性大小順序是O＞Cl＞C，所以其電負性大小順序是O＞Cl＞C，光氣中碳原子是中心原子，碳原子含有3個σ鍵1個π鍵，所以其價層電子對是3，采用sp²雜化，根據(jù)原子軌道重疊方式的不同來看，碳原子與每個氧原子之間形成共價雙鍵，1個σ鍵1個π鍵，
故答案為：O＞Cl＞C；sp²；1個σ鍵1個π鍵；
（5）甲烷和四氯化碳都屬于分子晶體，組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強，其沸點越高，所以常溫下甲烷是氣體，四氯化碳是液體，故答案為：組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強，沸點越高．

點評 本題考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，注重對電子排布、熔沸點比較等，難度中等，（3）是學(xué)生解答中的難度，注意根據(jù)氫鍵來解答．