Question

(14分)隨著石油資源的日趨緊張，天然氣資源的開發利用受到越來越多的關注。以天然氣（主要成分CH₄）為原料經合成氣（主要成分CO、H₂）制化學品，是目前天然氣轉化利用的主要技術路線。而采用渣油、煤、焦炭為原料制合成氣，常因含羰基鐵［Fe(CO)₅］等而導致以合成氣為原料合成甲醇和合成氨等生產過程中的催化劑產生中毒。
請問答下列問題：
（1）Fe(CO)₅中鐵的化合價為0，寫出鐵原子的基態電子排布式　　　　　　　　　
（2）原子數目和電子總數（或價電子總數）相同的微粒互為等電子體，等電子體具有相似的結構特征。與CO分子互為等電子體的分子和離子分別為　　　　和　　　（填化學式），CO分子的結構式可表示成　　　　　　。
（3）Fe(CO)₅常溫下呈液態，熔點為－20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑。據此可判斷Fe(CO)₅晶體為　　　　　　　晶體。
（4）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³雜化的分子有　　　　　　　　　，CH₃OH的熔、沸點比CH₄的熔、沸點比高，其主要原因是　　　　　　　　　　。

Answer 1

（14分）（1）1s² 2s² 2p⁶ 3s ²3p⁶ 3d⁶ 4s²（2分）(2) N₂（2分）、CN^－（2分），C≡O（2分）
(3) 分子晶體（2分）(4) CH₄和CH₃OH（2分），CH₃OH形成分子間氫鍵（2分）

（1）根據構造原理可知，鐵原子的基態電子排布式為1s² 2s² 2p⁶ 3s ²3p⁶ 3d⁶ 4s²。
（2）應用價電子數和原子數分別都相等的是等電子體，所以與CO分子互為等電子體的分子和離子分別為N₂和CN^－；由于氮氣是直線型結構，所以CO分子的結構式可表示成C≡O。
（3）Fe(CO)₅常溫下呈液態，熔點為－20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑。據此可判斷Fe(CO)₅晶體應該是分子晶體。
（4）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³雜化的分子是CH₄、CH₃OH，CO是直線型結構，采用sp雜化。由于CH₃OH形成分子間氫鍵，所以CH₃OH的熔、沸點比CH₄的熔、沸點比高。