Question

(14分)隨著石油資源的日趨緊張，天然氣資源的開發(fā)利用受到越來越多的關(guān)注。以天然氣（主要成分CH₄）為原料經(jīng)合成氣（主要成分CO、H₂）制化學(xué)品，是目前天然氣轉(zhuǎn)化利用的主要技術(shù)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(dǎo)致以合成氣為原料合成甲醇和合成氨等生產(chǎn)過程中的催化劑產(chǎn)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(tài)電子排布式　　　　　　　　　

（2）原子數(shù)目和電子總數(shù)（或價電子總數(shù)）相同的微粒互為等電子體，等電子體具有相似的結(jié)構(gòu)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(xué)式），CO分子的結(jié)構(gòu)式可表示成　　　　　　。

（3）Fe(CO)₅常溫下呈液態(tài)，熔點為－20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑。據(jù)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

【答案】

（14分）（1）1s² 2s² 2p⁶ 3s ²3p⁶ 3d⁶ 4s²（2分）(2) N₂（2分）、CN^－（2分），C≡O(shè)（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）

【解析】（1）根據(jù)構(gòu)造原理可知，鐵原子的基態(tài)電子排布式為1s² 2s² 2p⁶ 3s ²3p⁶ 3d⁶ 4s²。

（2）應(yīng)用價電子數(shù)和原子數(shù)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(jié)構(gòu)，所以CO分子的結(jié)構(gòu)式可表示成C≡O(shè)。

（3）Fe(CO)₅常溫下呈液態(tài)，熔點為－20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑。據(jù)此可判斷Fe(CO)₅晶體應(yīng)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(jié)構(gòu)，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。