Question

過(guò)渡金屬元素氧化物的應(yīng)用研究是目前科學(xué)研究的前沿之一，試回答下列問(wèn)題：
（1）二氧化鈦?zhàn)鞴獯呋瘎┠軐⒕邮椅廴疚锛兹�、苯等有害氣體轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，達(dá)到無(wú)害化．有關(guān)甲醛、苯、二氧化碳及水說(shuō)法正確的是

 

．
①苯與B₃N₃H₆的總電子數(shù)相等；
②甲醛、苯分子中碳原子均采用sp³雜化；
③苯、二氧化碳、水和甲醛都是非極性分子；
④水的沸點(diǎn)比甲醛高得多，是因?yàn)樗�分子間能存在氫鍵，甲醛分子間不存在氫鍵．
（2）2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)為法國(guó)科學(xué)家阿爾貝?費(fèi)爾和德國(guó)科學(xué)家彼得?格林貝格爾共同獲得，以表彰他們?cè)诰薮烹娮栊��?yīng)（CMR效應(yīng)）研究方面的成就．某鈣鈦型復(fù)合氧化物（如圖1），以A原子為晶胞的頂點(diǎn)，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，當(dāng)B位是V、Cr、Mn、Fe時(shí)，這種化合物具有CMR效應(yīng)．
①用A、B、O表示這類(lèi)特殊晶體的化學(xué)式：

 

．
②Cr、Mn的核外特征電子排布式分別為：Cr：[Kr]3d⁵4s¹、Mn：[Kr]3d⁵4s²，則它們第一電離能由小到大的排列順序是：

 

（用“＜”排列）．
（3）CO₂的空間構(gòu)型為

 

；固體CO₂與SiO₂熔沸點(diǎn)差異很大的原因是

 

．
（4）冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞（其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2）類(lèi)似，其中空心球所示原子位于立方體的頂點(diǎn)或面心，實(shí)心球所示原子位于立方體內(nèi)）類(lèi)似．每個(gè)冰晶胞平均占有

 

個(gè)水分子；冰晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相同的原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,判斷簡(jiǎn)單分子或離子的構(gòu)型,晶體的類(lèi)型與物質(zhì)熔點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等的關(guān)系,極性分子和非極性分子,原子軌道雜化方式及雜化類(lèi)型判斷

專(zhuān)題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）①．苯中電子總數(shù)為6×6+6=42，B₃N₃H₆電子總數(shù)為3×5+3×7+6=42，所以苯與B₃N₃H₆電子總數(shù)相等；
②．甲醛、苯分子中碳原子均含有3個(gè)δ鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，采用sp²雜化；
③．甲醛分子的空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)屬于極性分子，水分子中氧原子有孤對(duì)電子，也是極性分子；
④．水的沸點(diǎn)比甲醛高得多，是因?yàn)樗�分子間能形成氫鍵；
（2）①利用均攤法計(jì)算晶體的化學(xué)式；
②因?yàn)镃r的電子排布式為：[Kr]3d⁵4s¹，Mn的電子排布式為：[Kr]3d⁵4s²，錳與鉻在同一周期且錳的原子序數(shù)大于鉻，根據(jù)元素周期律可知，第一電離能由小到大的排列順序是Cr＜Mn；
（3）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定其空間構(gòu)型，根據(jù)不同類(lèi)型晶體的性質(zhì)差異進(jìn)行比較熔沸點(diǎn)；
（4）利用均攤法確定每個(gè)冰晶胞含有的水分子個(gè)數(shù)，根據(jù)氧原子和碳原子的雜化方式分析．

解答： 解：（1））①．苯中電子總數(shù)為6×6+6=42，B₃N₃H₆電子總數(shù)為3×5+3×7+6=42，所以苯與B₃N₃H₆電子總數(shù)相等，故①正確；
②．甲醛、苯分子中碳原子均含有3個(gè)δ鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，采用sp²雜化，故②錯(cuò)誤；
③．甲醛分子的空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)屬于極性分子，水分子中氧原子有孤對(duì)電子，也是極性分子，故③錯(cuò)誤；
④．水的沸點(diǎn)比甲醛高得多，是因?yàn)樗�分子間能形成氫鍵，故④正確；
故答案為：①④；
（2）①由圖1可知，晶胞中A位于頂點(diǎn)，晶胞中含有A為8×

1

8

=1個(gè)，B位于晶胞的體心，含有1個(gè)，O位于面心，晶胞中含有O的個(gè)數(shù)為6×

1

2

=3，則化學(xué)式為ABO₃，
故答案為：ABO₃；
②因?yàn)镃r的電子排布式為：[Kr]3d⁵4s¹，Mn的電子排布式為：[Kr]3d⁵4s²，錳與鉻在同一周期且錳的原子序數(shù)大于鉻，根據(jù)元素周期律可知，第一電離能由小到大的排列順序是Cr＜Mn，故答案為：Cr＜Mn；
（3）二氧化碳分子中碳原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是2，且不含孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型是直線形，CO₂是分子晶體，分子間是范德華力，SiO₂是空間網(wǎng)狀的原子晶體，原子之間是共價(jià)鍵，作用力遠(yuǎn)大于范德華力，所以固體CO₂的熔沸點(diǎn)比SiO₂熔沸點(diǎn)要小得多，
故答案為：直線型分子；CO₂是分子間作用力形成的分子晶體，SiO₂是共價(jià)鍵形成的空間網(wǎng)狀原子晶體；
（4）每個(gè)冰晶胞平均占有分子個(gè)數(shù)=4+

1

8

×8+6×

1

2

=8，H₂O的氧原子中含有2個(gè)σ鍵和2個(gè)孤電子對(duì)，金剛石中每個(gè)碳原子含有4個(gè)σ鍵且沒(méi)有孤電子對(duì)，所以水中的O和金剛石中的C都是sp³雜化，且水分子間的氫鍵具有方向性，每個(gè)水分子中一個(gè)氧原子可以和另外2個(gè)水分子形成2個(gè)原子，2個(gè)氫原子可以和另外2個(gè)水分子形成氫鍵，所以每個(gè)水分子可與相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵，導(dǎo)致冰晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相似，
故答案為：8；水中的O和金剛石中的C都是sp³雜化，且水分子間的氫鍵具有方向性，每個(gè)水分子可與相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵，且為正四面體結(jié)構(gòu)．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了原子的雜化方式、分子的空間構(gòu)型、不同類(lèi)型晶體的性質(zhì)、晶胞的計(jì)算等知識(shí)，有一定的綜合性，中等難度．