Question

【化学—选修3:物质结构与性质】第四周期过渡元素Mn、Fe、Ti、Ni可与C、H、O形成多种化合物。

（1）下列叙述正确的是       。(填字母)

A．CH₂O与水分子间能形成氢键

B．CH₂O和CO₂分子中的中心原子均采用sp²杂化

C．C₆H₆分子中含有6个键和1个大键，C₆H₆是非极性分子

D．CO₂晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低

（2）Mn和Fe的部分电离能数据如下表：

元    素	Mn	Fe
电离能 /kJ·mol^－1	I1	717	759
I2	1509	1561
I3	3248	2957

Mn原子价电子排布式为           ，气态Mn^2＋再失去一个电子比气态Fe^2＋再失去一个电子难，其原因是                            。

（3）根据元素原子的外围电子排布，可将元素周期表分区，其中Ti属于____________区。Ti的一种氧化物X，其晶胞结构如上图所示，则X的    化学式为             。

（4）某铁的化合物结构简式如右图所示

①组成上述化合物中各非金属元素电负性由大到小的顺序为

                                  (用元素符号表示)

②在右图中用“→”标出亚铁离子的配位键。

（5）NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同，Ni²⁺与最邻近O^2-的配位数为        ，这几个O^2-构成的空间构型为              。已知Ni²⁺与O^2-的核间距为anm， NiO的摩尔质量为M g/mol，阿伏加德罗常数用N_A表示，则该晶体的密度为________ g/cm³。

Answer

（1）A D（2）3d54s2 ；Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态(或Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态。)

（3）d区； TiO2（4）① O>N>C>H；② （5）6 ；正八面体 ；

【解析】

试题分析：（1）A中甲醛中含有羟基，与水可以形成氢键，故A正确；B二氧化碳为sp杂化，C中苯中碳碳键含有6个σ键，每个碳氢键含有一个σ键，苯分子中一共含有12个，故C错误；常温下二氧化碳为气体，二氧化硅为固体，CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低，故D正确；故答案为：（1）A D；

（2）25号元素锰，价电子个数为25-18=7，价电子排布为3d54s2，Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态，而铁为26号元素，价电子排布为3d64s2，Fe2+转化为Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态，故气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难；故答案为：3d54s2； Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转σσ变为不稳定的3d4状态，而Fe2+转化为Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态；

（3）根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域，s区、d区、ds区、p区、f区，s区为第ⅠA、ⅡA族，p区为第ⅢA到零族，d区包括从第ⅢB族到八族，ds区为第ⅠB、ⅡB族，f区为镧系和锕系，其中钛位于第ⅣB族，属于d区；每个晶胞中含有钛原子数为8×0.125+1=2，氧原子数为4×0.5+2=4，故化学式为TiO2；故答案为：d区；TiO2；

（4）①非金属性越强，元素的电负性越大，则电负性O＞N＞C＞H＞Fe，故答案为：O＞N＞C＞H＞Fe；

②C=N双键的N原子有1对孤对电子与亚铁离子之间形成配位键，另外N原子带1个单位负电荷，与亚铁离子之间形成离子键，标出亚铁离子的配位键为，故答案为：；

（5）因为NiO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，而氯化钠中阴阳离子的配位数均为6，所以NiO晶胞中Ni和O的配位数也均为6，这几个O2-构成正八面体结构，在NiO晶体中，每4个Ni离子与4个O 2-离子组成一个正方体，其体积为(a×10-7 cm)3，每个Ni离子又属于8个小正方体所有，1molNiO晶体有×8 个这种小正方体，所以1molNiO的总体积为(a×10-7 cm)3×2NAcm3，所以密度==g•cm-3，故答案为：6 ；正八面体 ；。

【考点定位】考查元素的推断、配位键、晶胞的计算等

【名师点晴】本题考查了氢键的形成，二氧化碳为sp杂化，苯中碳碳键含有6个σ键；d电子半充满比较稳定，根据元素原子的外围电子排布的特征，元素周期表分成五个区域，s区、p区、d区、ds区、f区，s区为第ⅠA、ⅡA族，p区为第ⅢA到零族，d区包括从第ⅢB族到八族，ds区为第ⅠB、ⅡB族，f区为镧系和锕系，晶胞中原子个数的计算，同周期从左向右，电负性逐渐增大，等电子体，碳为四配位，氮为三配位，氧为两配位，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构可以确定化学式。