Question

随着石油资源的日趋紧张。天然气资源的开发利用受到越来越多的关注，以天然气（主要成分是CH₄）为原料经合成气（主要成分CO、H₂）制化学品，是目前天然气转化利用的主要技术路线。而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气，常因含羰基铁[Fe(OH)₅]等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒．

请问答下列问题：

（1）[Fe(OH)₅]中铁的化合价为           。写出铁原子的基态价电子排布式：             ．

（2）与CO互为等电子体的分子和离子分别为_________和_________（各举一种即可，填化学式），CO分子的结构式可表示成_________，该分子中含        个键        个键。

（3）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³杂化的分子有_________，CH₃OH的熔、沸点比CH₄的熔、沸点高，其主要原因是_________．

（4）CH₃CHO分子中，-CH₃中的碳原子采用        杂化方式，-CHO中的碳原子采用        杂化方式。

Answer

（1） O 3d44s2 (2)N2、CN－，C≡O 1 2

（3）CH4 、CH3OH CH3OH分子之间有极性，同时分子之间还存在着氢键的作用

（4）sp3 sp2

【解析】

试题分析：（1）基是不带电的原子团，所以羰基铁中铁元素的化合价为0，Fe的原子序数为26，则基态电子排布式为[Ar]3d64s2，价电子排布式为3d64s2；

（2）因为等电子体中原子数和价电子数都相同，N2、CN-、CO的原子数都是2，价电子数都是10，则互为等电子体。氮气的结构式为N≡N，等电子体分子结构相同，所以CO的结构式为C≡O，在C≡O中，含1个键和2个键。

（3）根据价层电子对互斥理论，在CH4中价层电子对数=σ键电子对数（4）+中心原子上的孤电子对数（0），所以碳原子采取sp3杂化；在CO分子中价层电子对数=σ键电子对数（1）+中心原子上的孤电子对数（1），所以碳原子采取sp杂化；CH3OH中，价层电子对数=σ键电子对数（4）+中心原子上的孤电子对数（0），所以碳原子采取sp3杂化；所以碳原子采取sp3杂化的分子有CH4 、CH3OH。因为CH3OH分子之间有极性，同时分子之间还存在着氢键的作用，所以CH3OH的熔、沸点比CH4的熔、沸点高。

（4）CH3CHO分子的结构为，所以-CH3中的碳原子采用sp3杂化方式，-CHO中的碳原子采用sp2杂化方式。

考点：考查电子排布式，等电子体，化学键类型，杂化轨道类型等知识。