Question

【題目】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(主要成分是CH4)為原料經合成氣(主要成分為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。請回答下列問題：

(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)與CO互為等電子體的分子和離子分別為________和________(各舉一種即可，填化學式)，CO分子的電子式為________，CO分子的結構式可表示成________。

(3)在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3雜化的分子有___，CH3OH的熔、沸點比CH4高，其主要原因是__________。

(4)CH3CHO分子中，—CH3中的碳原子采取________雜化方式，—CHO中的碳原子采取________雜化方式。

Answer 1

【答案】[Ar]3d64s2 N2； CN-； C≡O CH4、CH3OH CH3OH分子是極性分子，同時分子之間還存在著氫鍵的作用 sp3 sp2

【解析】

（1）Fe的原子序數為26，利用電子排布規律來書寫電子排布式；
（2）CO分子中C原子上有一對孤對電子，C、O原子都符合8電子穩定結構，則C、O之間為三鍵，等電子體中原子數和價電子數都相同；
（3）判斷原子采取雜化方式時，先根據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；氫原子與電負性大、半徑小的原子X（氟、氧、氮等）以共價鍵結合，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）判斷原子采取雜化方式時，先根據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．

（1）Fe的原子序數為26，則基態電子排布式為[Ar]3d64s2，

故答案為：[Ar]3d64s2；

（2）等電子體中原子數和價電子數都相同，則N2、CN-、CO的原子數都是2，價電子數都是10，則互為等電子體，所以其中分子為：N2，離子為：CN-；互為等電子體的分子結構相似，根據氮氣的結構式與電子式可知，CO分子結構式為C≡O，電子式為：，

故答案為：N2；CN-；；C≡O；

（3）在CO分子中價層電子對數=σ鍵電子對數（1）+中心原子上的孤電子對數（1），所以碳原子采取sp雜化；在CH3OH中，價層電子對數=σ鍵電子對數（4）+中心原子上的孤電子對數（0），所以碳原子采取sp3雜化；CH4分子中價層電子對數=σ鍵電子對數（4）+中心原子上的孤電子對數（0），所以碳原子采取sp3雜化。CH3OH分子是極性分子，且CH3OH形成分子間氫鍵，沸點較CH4高，

故答案為：CH4、CH3OH；CH3OH分子是極性分子，同時分子之間還存在著氫鍵的作用；

（4）價層電子對數=σ鍵電子對數+中心原子上的孤電子對數，-CH3中價層電子對數=σ鍵電子對數（4）+中心原子上的孤電子對數（0）所以碳原子采用sp3；-CHO價層電子對數=σ鍵電子對數（3）+中心原子上的孤電子對數（0），所以碳原子采用sp3。

故答案為：sp3；sp2。