Question

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

[Ar]3d⁶4s²

．
（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

N₂

和

CN^-

（填化學式），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晶體為

分子晶體

（填晶體類型）．
（4）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³雜化的分子有

CH₄、CH₃OH

，CH₃OH的熔、沸點比CH₄的熔、沸點比高，其主要原因是

CH₃OH形成分子間氫鍵

．

Answer 1

分析：（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）原子數電子數相等的微粒叫等電子體；
（3）Fe（CO）₅常溫下呈液態，熔沸點較低，應為分子晶體；
（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，如：如果是直線型，采取的就是SP雜化；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．

解答：解：（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）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CO的結構式為C≡O，又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，
故答案為：N₂；CN^-；C≡O；
（3）Fe（CO）₅常溫下呈液態，熔沸點較低，易溶于非極性溶劑，應為分子晶體，
故答案為：分子；
（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．價層電子對數=σ鍵電子對數+中心原子上的孤電子對數，σ鍵電子對數=σ鍵個數=中心原子結合的原子個數，中心原子上的孤電子對數=

1

2

（a-xb），說明：對于分子，a為中心原子的價電子數，x為配位原子個數，b為配位原子最多能接受的電子數．在CH₄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．
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．
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；CH₃OH形成分子間氫鍵，沸點升高，
故答案為：CH₄、CH₃OH；CH₃OH形成分子間氫鍵．

點評：本題考查物質的結構與性質，注重對電子排布、晶體類型、熔沸點比較等，難度中等，（4）是學生解答中的難度，注意根據氫鍵來解答．