Question

3．過渡元素Ti、Mn、Fe、Cu等可與C、H、O形成多種化合物．請(qǐng)回答下列問題：
（1）根據(jù)元素原子的外圍電子排布的特征，可將元素周期表分成五個(gè)區(qū)域，其中Mn屬于d區(qū)．
（2）Ti（BH₄）₂是一種過渡元素硼氫化物儲(chǔ)氫材料．基態(tài)Ti²⁺中電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為M，該能層具有的原子軌道數(shù)為9．BH₄^-的空間構(gòu)型是正四面體型．
（3）在Cu的催化作用下，乙醇可被空氣中氧氣氧化為乙醛，乙醛分子中碳原子的雜化方式是sp³、sp²，乙醛分子中HCO的鍵角大于乙醇分子中H-C-O的鍵角（填“大于”、“等于”或“小于”）．
（4）電鍍廠排放的廢水中常含有劇毒的CN^-，可在TiO₂的催化下，先用NaClO將CN^-氧化成CNO^-，再在酸性條件下CNO^-繼續(xù)被NaClO氧化成N₂和CO₂．
①H、C、N、O四種元素的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)镠＜C＜N＜O．
②與CN^-互為等電子體微粒的化學(xué)式為CO（或N₂等）（寫出一種即可）
（5）單質(zhì)鐵有δ、γ、α三種同素異形體，三種晶胞中Fe原子的配位數(shù)之比為4：6：3，δ、γ、α三種晶胞的邊長之比為$\frac{2}{\sqrt{3}}$：$\sqrt{2}$：1．

Answer 1

分析 （1）Mn為第ⅤⅢ族元素，最后填充電子為d電子；
（2）基態(tài)Ti²⁺價(jià)電子排布式為：3d²，最高能層為M層，該能層下含有1個(gè)3s軌道、3個(gè)3p軌道和5個(gè)3d軌道，共有9個(gè)原子軌道；
BH₄^-中B原子價(jià)層電子對(duì)=4+$\frac{1}{2}$（3+1-4×1）=4，且沒有孤電子對(duì)；
（3）乙醛分子中甲基上碳原子含有4個(gè)σ鍵，醛基上的碳原子含有3個(gè)σ鍵，據(jù)此判斷碳原子的雜化方式，碳原子雜化方式不同導(dǎo)致其鍵角不同；
（4）①非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大；②等電子體中原子數(shù)、價(jià)電子數(shù)相同；
（5）δ-Fe為體心立方密堆積，配位數(shù)為8，γ-Fe為面心立方密堆積，配位數(shù)為12，α=Fe為簡單立方堆積，配位數(shù)為6；設(shè)Fe的原子半徑為r，δ、γ、α晶胞的邊長分別為a₁、a₂、a₃，則δ中$\sqrt{3}$a₁=4r，γ中$\sqrt{2}$a₂=4r，α中a₃=2r，以此計(jì)算．

解答 解：（1）Mn為第ⅤⅢ族元素，外圍電子排布式為3d⁵4s²，最后填充電子為d電子，則位于d區(qū)，
故答案為：d；
（2）Ti的原子序數(shù)為22，Ti²⁺核外有20個(gè)電子，Ti²⁺的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²或[Ar]3d²，基態(tài)Ti²⁺價(jià)電子排布式為：3d²，最高能層為M層，該能層下含有1個(gè)3s軌道、3個(gè)3p軌道和5個(gè)3d軌道，共有9個(gè)原子軌道，BH₄^-中B原子價(jià)層電子對(duì)=4+$\frac{1}{2}$（3+1-4×1）=4，且沒有孤電子對(duì)，則為正四面體型，
故答案為：M；9；正四面體型；
（3）乙醛分子中甲基上碳原子含有4個(gè)σ鍵，醛基上的碳原子含有3個(gè)σ鍵，所以甲基中的碳原子采用sp³雜化，醛基中的碳原子采用sp²雜化，醛基中碳原子采用sp²雜化、乙醇中含有醇羥基的碳原子采用sp³雜化，導(dǎo)致乙醛分子中H-C-O的鍵角大于乙醇分子中的H-C-O的鍵角，
故答案為：sp³、sp²；大于；
（4）①非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，則電負(fù)性為H＜C＜N＜O，
故答案為：H＜C＜N＜O；
②與CN^-互為等電子體微粒的化學(xué)式為CO（或N₂等），
故答案為：CO（或N₂等）；
（5）δ-Fe為體心立方密堆積，配位數(shù)為8，γ-Fe為面心立方密堆積，配位數(shù)為12，α=Fe為簡單立方堆積，配位數(shù)為6，則δ、γ、α三種晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為8：12：6=4：6：3，設(shè)Fe的原子半徑為r，δ、γ、α晶胞的邊長分別為a₁、a₂、a₃，則δ中$\sqrt{3}$a₁=4r，γ中$\sqrt{2}$a₂=4r，α中a₃=2r，則邊長之比為：$\frac{4}{\sqrt{3}}$r：（2$\sqrt{2}$r）：（2r）=$\frac{2}{\sqrt{3}}$：$\sqrt{2}$：1，
故答案為：4：6：3；$\frac{2}{\sqrt{3}}$：$\sqrt{2}$：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查晶胞計(jì)算、分子空間構(gòu)型、電負(fù)性等，為高頻考點(diǎn)，把握物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意（5）為解答的難點(diǎn)，題目難度中等．