Question

【題目】過渡金屬元素氧化物的應(yīng)用研究是目前科學(xué)研究的前沿之一，試回答下列問題：

（1）二氧化鈦?zhàn)鞴獯呋瘎┠軐⒕邮椅廴疚锛兹�、苯等有害氣體轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，達(dá)到無害化．有關(guān)甲醛、苯、二氧化碳及水說法正確的是_____。

①苯與B3N3H6的總電子數(shù)相等；

②甲醛、苯分子中碳原子均采用sp3雜化；

③苯、二氧化碳、水和甲醛都是非極性分子；

④水的沸點(diǎn)比甲醛高得多，是因?yàn)樗�分子間能存在氫鍵，甲醛分子間不存在氫鍵。

（2）2007年諾貝爾物理學(xué)獎為法國科學(xué)家阿爾貝費(fèi)爾和德國科學(xué)家彼得格林貝格爾共同獲得，以表彰他們在巨磁電阻效應(yīng)（CMR效應(yīng)）研究方面的成就．某鈣鈦型復(fù)合氧化物（如圖1），以A原子為晶胞的頂點(diǎn)，A位可以是Ca，Sr、Ba或Pb，當(dāng)B位是V、Cr、Mn、Fe時，這種化合物具有CMR效應(yīng)。

①用A，B，O表示這類特殊晶體的化學(xué)式：_______　。

②Cr、Mn的核外特征電子排布式分別為：Cr：[Ar]3d54s1、Mn：[Ar]3d54s2，則它們第一電離能由小到大的排列順序是：_______用“＜”排列）。

（3）CO2的空間構(gòu)型為______；固體CO2與SiO2熔沸點(diǎn)差異很大的原因是________

（4）冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞（其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2）類似，其中空心球所示原子位于立方體的頂點(diǎn)或面心，實(shí)心球所示原子位于立方體內(nèi)）類似．每個冰晶胞平均占有__個水分子；冰晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相同的原因是_______　。

Answer 1

【答案】①④ ABO3 Cr＜Mn 直線型分子 CO2是分子間作用力形成的分子晶體，SiO2是共價鍵形成的空間網(wǎng)狀原子晶體 8 水中的O和金剛石中的C都是sp3雜化，且水分子間的氫鍵具有方向性，每個水分子可與相鄰的4個水分子形成氫鍵，且為正四面體結(jié)構(gòu)

【解析】

（1）①苯的電子總數(shù)為6×6+6=42，B3N3H6的的電子總數(shù)為3×5+3×7+6=42；
②甲醛、苯分子中碳原子均形成3個σ鍵，二氧化碳中碳原子均形成2個σ鍵，均沒有孤電子對；
③分子中正負(fù)電荷中心重合的為非極性分子，正負(fù)電荷中心不重合的為極性分子；
④水分子之間形成氫鍵，沸點(diǎn)較高；
（2）①利用均攤法計(jì)算晶胞中所含各原子的個數(shù)，再根據(jù)原子數(shù)之比確定化學(xué)式；

②Mn的4s上有2個電子，4s處于全充滿，較穩(wěn)定；Cr的4s上只有1個電子。

（3）根據(jù)價層電子對互斥理論確定其空間構(gòu)型，根據(jù)不同類型晶體的性質(zhì)差異比較熔沸點(diǎn)；
（4）利用均攤法確定每個冰晶胞含有的水分子個數(shù)，根據(jù)氧原子和碳原子的雜化方式以及氫鍵的特點(diǎn)，分析冰晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相同的原因。

（1）①苯的電子總數(shù)為6×6+6=42，B3N3H6的的電子總數(shù)為3×5+3×7+6=42，所以苯與B3N3H6的總電子數(shù)相等，故①正確；
②甲醛、苯分子中碳原子均形成3個σ鍵，二氧化碳中碳原子形成2個σ鍵，均沒有孤電子對，甲醛、苯分子中碳原子采用sp2雜化，二氧化碳分子中C原子采取sp雜化，故②錯誤；
③苯、二氧化碳分子的空間結(jié)構(gòu)對稱是非極性分子，甲醛分子的空間結(jié)構(gòu)不對稱屬于極性分子，水分子中的氧原子有孤對電子，水分子為V形，水分子是極性分子，故③錯誤；
③水的沸點(diǎn)比甲醛高得多，是因?yàn)樗�分子間能形成氫鍵，故④正確。
故答案為：①④。
（2）①由圖1可知，晶胞中A位于頂點(diǎn)，晶胞中含有A為8×1/8=1個，B位于晶胞的體心，含有1個，O位于面心，晶胞中含有O的個數(shù)為6×1/2=3，則化學(xué)式為ABO3，
故答案為：ABO3。

②Mn的4s上有2個電子，4s處于全充滿，較穩(wěn)定；Cr的4s上只有1個電子，Cr失去4s上的1個電子形成較穩(wěn)定的價電子結(jié)構(gòu)（3d5）；第一電離能由小到大的排列順序?yàn)椋?/span>Cr＜Mn，故答案為：Cr＜Mn。

（3）二氧化碳分子中碳原子價層電子對數(shù)是2，且不含孤電子對，所以其空間構(gòu)型是直線形。CO2是分子晶體，分子間是范德華力，SiO2是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體，原子之間是共價鍵，共價鍵鍵能遠(yuǎn)大于范德華力，所以固體CO2的熔沸點(diǎn)比SiO2熔沸點(diǎn)要小得多，
故答案為：直線型分子；CO2是分子間作用力形成的分子晶體，SiO2是共價鍵形成的空間網(wǎng)狀原子晶體。
（4）每個冰晶胞平均占有分子個數(shù)=4+8×1/8+6×1/2=8，H2O的氧原子形成2個σ鍵、含2對孤電子對，金剛石中每個碳原子含有4個σ鍵且沒有孤電子對，所以水中的O和金剛石中的C都是sp3雜化，且水分子間的氫鍵具有方向性，每個水分子中一個氧原子可以和另外2個水分子形成氫鍵，2個氫原子可以和另外2個水分子形成氫鍵，所以每個水分子可與相鄰的4個水分子形成氫鍵，導(dǎo)致冰晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相似，
故答案為：8；水中的O和金剛石中的C都是sp3雜化，且水分子間的氫鍵具有方向性，每個水分子可與相鄰的4個水分子形成氫鍵，且為正四面體結(jié)構(gòu)。