Question

第四周期过渡元素Mn、Fe、Ti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元素价电子排布式为          ，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的特征，可将元素周期表分成五个区域，其中Ti属于　　　　区。
（4）Ti的一种氧化物X，其晶胞结构如图所示，则X的化学式为            。

（5）电镀厂排放的废水中常含有剧毒的CN^－离子，可在X的催化下，先用NaClO将CN^－氧化成CNO^－，再在酸性条件下CNO^－继续被NaClO氧化成N₂和CO₂。
①H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为                   。
②与CNO^－互为等电子体微粒的化学式为          （写出一种即可）。
③氰酸（HOCN）是一种链状分子，它与异氰酸（HNCO）互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，试写出氰酸的结构式      　 。

Answer 1

（1） A D  2分 （2）3d⁵4s²  2分 Mn^2＋转化为Mn^3＋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Fe^2＋转化为Fe^3＋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。） 2分  （3）d区 1分 （4） TiO₂  2分
（5）① H＜C＜N＜O   2分 ②CO₂（N₂O）、SCN^－2分 ③ N≡C—O—H   2分

试题分析：（1）A、由于氧元素的电负性大，所以CH₂O与水分子间能形成氢键，A正确；B、CH₂O分子是平面型结构，中心原子碳原子是sp²杂化，CO₂分子是直线型结构，中心原子碳原子采用sp杂化，B不正确；C、C₆H₆结构是正六边形结构，属于非极性分子。C₆H₆分子中碳原子是sp²杂化，其中每个碳原子与碳原子形成2个σ键，与氢原子形成1个σ键，所以共含有12个σ键和1个大π键，C不正确；D、CO₂晶体是分子晶体，而二氧化硅晶体是原子晶体，所以CO₂的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低，D正确，答案选AD。
（2）Mn是25号元素，则根据核外电子排布规律可知，Mn元素价电子排布式为3d⁵4s²；由于Mn^2＋转化为Mn^3＋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Fe^2＋转化为Fe^3＋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。），所以气态Mn^2＋再失去一个电子比气态Fe^2＋再失去一个电子难。
（3）区的名称来自于安装构造原理最后填入电子的轨道名称，Ti是22号元素，其价电子排布式为3d²4s²，所以Ti元素位于d去。
（4）根据晶胞结构可知，氧原子位于面心处与晶胞内，Ti原子位于顶点处和体心处，所以根据均摊原理可知，结构中氧原子的个数＝4×＋2＝4个，Ti原子个数＝1＋8×＝2，所以化学式为TiO₂。
（5）①非金属性越强，电负性越小。因此同周期自左向右电负性逐渐增大，则H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为H＜C＜N＜O。
②价电子数与原子数分别都相等的互为等电子体，则与CNO^－互为等电子体微粒的化学式为CO₂（N₂O）、SCN^－等。
③氰酸（HOCN）是一种链状分子，它与异氰酸（HNCO）互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，因此分子中C与N形成三键，其余均是单键，所以氰酸的结构式N≡C—O—H。