Question

【題目】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σ鍵和1個大π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表：

元素		Mn	Fe
電離能 /kJmol﹣1	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

Mn元素價電子排布式為 ， 氣態Mn2+再失去一個電子比氣態Fe2+再失去一個電子難，其原因是 ．
（3）Ti的一種氧化物X，其晶胞結構如圖所示，則X的化學式為 ．

（4）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 ．
①與CNO﹣互為等電子體微粒的化學式為（寫出一種即可）．
②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

【答案】
（1）D
（2）3d54s2；由Mn2+轉化為Mn3+時，3d能級由較穩定的3d5半充滿狀態轉為不穩定的3d4狀態需要的能量較多；而Fe2+到Fe3+時，3d能級由不穩定的3d6到穩定的3d5半充滿狀態，需要的能量相對要少
（3）TiO2
（4）CO2；N≡C﹣O﹣H
【解析】解：（1）A．A中甲醛中含有羥基，與水可以形成氫鍵，故A正確； B．HCHO分子中C原子采用sp2雜化，但二氧化碳分子中C原子為sp雜化，故B錯誤；C．C2H2是直線型對稱結構，為非極性分子，但苯中碳碳鍵含有6個σ鍵，每個碳氫鍵含有一個σ鍵，苯分子中一共含有12個，故C錯誤； D．二氧化碳晶體是分子晶體，二氧化硅晶體是原子晶體，所以CO2晶體的熔點、沸點都比二氧化硅晶體的低，故D正確，所以答案是：AD；（2）Mn元素的原子序數是24號元素，其原子核外有24個電子，根據構造原理書寫其基態原子核外電子排布式為[Ar]3d54s2 ， 其價電子排布式為3d54s2；Mn2+轉化為Mn3+時，3d能級由較穩定的3d5半充滿狀態轉為不穩定的3d4狀態需要的能量較多；而Fe2+到Fe3+時，3d能級由不穩定的3d6到穩定的3d5半充滿狀態，需要的能量相對要少，所以答案是：3d54s2；由Mn2+轉化為Mn3+時，3d能級由較穩定的3d5半充滿狀態轉為不穩定的3d4狀態需要的能量較多；而Fe2+到Fe3+時，3d能級由不穩定的3d6到穩定的3d5半充滿狀態，需要的能量相對要少；
（3）每個晶胞中含有鈦原子數為8× +1=2，氧原子數為4× +2=4，故氧化物化學式為TiO2 ， 所以答案是：TiO2；
（5）①CNO﹣電子數為22，等電子體為電子數相等，故與CNO﹣互為等電子體微粒的化學式CO2、N2O、SCN﹣等，所以答案是：CO2；②氰酸（HOCN）是一種鏈狀分子，且其分子內各原子最外層均已達到穩定結構，碳為四配位，氮為三配位，氧為兩配位，故N≡C﹣O﹣H，所以答案是：N≡C﹣O﹣H．