Question

第四周期過渡元素Mn、Fe、Ti可與C、H、O形成多種化合物。
（1）下列敘述正確的是      。（填字母）
A．CH₂O與水分子間能形成氫鍵
B．CH₂O和CO₂分子中的中心原子均采用sp²雜化
C．C₆H₆分子中含有6個鍵和1個大鍵，C₆H₆是非極性分子
D．CO₂晶體的熔點、沸點都比二氧化硅晶體的低
（2）Mn和Fe的部分電離能數據如下表：

元   素		Mn	Fe
電離能 /kJ·mol－1	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

 
Mn元素價電子排布式為          ，氣態Mn^2＋再失去一個電子比氣態Fe^2＋再失去一個電子難，其原因是                         。
（3）根據元素原子的外圍電子排布的特征，可將元素周期表分成五個區域，其中Ti屬于　　　　區。
（4）Ti的一種氧化物X，其晶胞結構如圖所示，則X的化學式為            。

（5）電鍍廠排放的廢水中常含有劇毒的CN^－離子，可在X的催化下，先用NaClO將CN^－氧化成CNO^－，再在酸性條件下CNO^－繼續被NaClO氧化成N₂和CO₂。
①H、C、N、O四種元素的電負性由小到大的順序為                   。
②與CNO^－互為等電子體微粒的化學式為          （寫出一種即可）。
③氰酸（HOCN）是一種鏈狀分子，它與異氰酸（HNCO）互為同分異構體，其分子內各原子最外層均已達到穩定結構，試寫出氰酸的結構式      　 。

Answer 1

（1） A D  2分 （2）3d⁵4s²  2分 Mn^2＋轉化為Mn^3＋時，3d能級由較穩定的3d⁵半充滿狀態轉變為不穩定的3d⁴狀態（或Fe^2＋轉化為Fe^3＋時，3d能級由不穩定的3d⁶狀態轉變為較穩定的3d⁵半充滿狀態。） 2分  （3）d區 1分 （4） TiO₂  2分
（5）① H＜C＜N＜O   2分 ②CO₂（N₂O）、SCN^－2分 ③ N≡C—O—H   2分

試題分析：（1）A、由于氧元素的電負性大，所以CH₂O與水分子間能形成氫鍵，A正確；B、CH₂O分子是平面型結構，中心原子碳原子是sp²雜化，CO₂分子是直線型結構，中心原子碳原子采用sp雜化，B不正確；C、C₆H₆結構是正六邊形結構，屬于非極性分子。C₆H₆分子中碳原子是sp²雜化，其中每個碳原子與碳原子形成2個σ鍵，與氫原子形成1個σ鍵，所以共含有12個σ鍵和1個大π鍵，C不正確；D、CO₂晶體是分子晶體，而二氧化硅晶體是原子晶體，所以CO₂的熔點、沸點都比二氧化硅晶體的低，D正確，答案選AD。
（2）Mn是25號元素，則根據核外電子排布規律可知，Mn元素價電子排布式為3d⁵4s²；由于Mn^2＋轉化為Mn^3＋時，3d能級由較穩定的3d⁵半充滿狀態轉變為不穩定的3d⁴狀態（或Fe^2＋轉化為Fe^3＋時，3d能級由不穩定的3d⁶狀態轉變為較穩定的3d⁵半充滿狀態。），所以氣態Mn^2＋再失去一個電子比氣態Fe^2＋再失去一個電子難。
（3）區的名稱來自于安裝構造原理最后填入電子的軌道名稱，Ti是22號元素，其價電子排布式為3d²4s²，所以Ti元素位于d去。
（4）根據晶胞結構可知，氧原子位于面心處與晶胞內，Ti原子位于頂點處和體心處，所以根據均攤原理可知，結構中氧原子的個數＝4×＋2＝4個，Ti原子個數＝1＋8×＝2，所以化學式為TiO₂。
（5）①非金屬性越強，電負性越小。因此同周期自左向右電負性逐漸增大，則H、C、N、O四種元素的電負性由小到大的順序為H＜C＜N＜O。
②價電子數與原子數分別都相等的互為等電子體，則與CNO^－互為等電子體微粒的化學式為CO₂（N₂O）、SCN^－等。
③氰酸（HOCN）是一種鏈狀分子，它與異氰酸（HNCO）互為同分異構體，其分子內各原子最外層均已達到穩定結構，因此分子中C與N形成三鍵，其余均是單鍵，所以氰酸的結構式N≡C—O—H。