[题目]以北京大学马丁教授为代表的多个团队.研发出了高效的铁基(如FeC.Fe2C.Fe5C2.Fe3C)费托合成催化剂.以H2和CO为原料可高产率合成烯烃.烷烃.如3CO(g)+ 6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g).nCO+H2CnH2n+2+nH2O.为煤的气化.液化使用开拓了新途径.(1)Fe3+中能量最高的能级上的电子云有种伸展� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】以北京大学马丁教授为代表的多个团队，研发出了高效的铁基(如FeC、Fe2C、Fe5C2、Fe3C)费托合成催化剂，以H2和CO为原料可高产率合成烯烃、烷烃，如3CO(g)+ 6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g)、nCO+(2n+1)H2CnH2n+2+nH2O，为煤的气化、液化使用开拓了新途径。

(1)Fe3+中能量最高的能级上的电子云有_____种伸展方向，位于不同方向中运动的电子的能量大小关系是_________。当Fe原子电子排布由[Ar]3d64s2→[Ar]3d64s14p1时，体系的能量_______(填“增大”或“减小”)。

(2)Fe、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_____________；CH3CH=CH2分子中碳原子的杂化轨道类型为____，题干所述反应中CO分子中断裂的化学键类型为______(填字母)。

A. 2个σ键、1个π键 B. 1个σ键、2个π键 C. 非极性键

(3)新戊烷[(CH3)4C]分子中5个碳原子形成的空间构型是____________，该分子是________(填“极性”或“非极性”)分子。随着烃分子中碳原子数目的增加，同系物的沸点升高.其原因是__________。

(4)碳铁之间可形成多种化合物，其中一种化合物的晶体结构(面心立方结构)如图所示：

则编号为①的原子的坐标为_______________；该化合物的化学式为_______________，设该晶体的晶胞多数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为_______________ g·cm-3(列出计算式即可)。

【答案】5 相等增大 O>C>Fe sp2、sp3 B 正四面体非极性随着碳原子数目增加，分子间作用力增大 (0，0，) FeC

【解析】

(1)先根据构造原理书写Fe原子及Fe3+的核外电子排布，然后结合电子所处轨道与电子云形状分析判断，同一轨道上电子能量相同，不同轨道上电子的能量不同，原子吸收能量，电子由基态变为激发态；

(2)元素的非金属性越强，其电离能就越大；饱和碳原子采用sp3杂化，含有碳碳双键的碳原子采用sp2杂化，CO分子中两个原子共用三对电子；

(3)饱和碳原子形成的是四面体结构，若形成的共价键键长相同，就是正四面体；分子结构对称的就是非极性分子，否则为极性分子；分子之间通过分子间作用力结合，分子间作用力越大，物质的熔沸点就越高；

(4)根据①在坐标系中相对坐标原点的位置，判断其坐标值；根据碳铁化合物的晶体结构，用均摊方法计算其化学式，根据ρ=计算密度。

(1)26号Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子失去2个4s电子和1个3d电子得到Fe3+核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d5，可见Fe3+中能量最高的能级是3d，电子云有5种不同的伸展方向，3d能级上电子的能量相等。当Fe原子电子排布由[Ar]3d64s2→[Ar]3d64s14p1时，原子由基态变成激发态时需要吸收能量，故体系能量增大；

(2)金属元素的第一电离能比非金属元素的小。氧元素的第一电离能大于碳元素的第一电离能。故三种元素的第一电离能由大到小的顺序为O>C>Fe；丙稀分子中有一个甲基碳原子是饱和碳原子，形成了4个σ键，属于sp3杂化；另外两个碳原子形成了碳碳双键，每个碳原子形成了3个σ键、1个π键，为sp2杂化。CO与N2互为等电子体，由此可知CO分子中有2个π键、1个σ键，不同元素的原子间形成的共价健是极性共价键，故合理选项是B；

(3)新戊烷分子中与4个甲基连接的C原子与4个甲基上的C原子形成了一个正四面体结构，由于结构对称，因此它是非极性分子。烃分子同系物的组成、结构相似，均为分子晶体，分子间作用力随着分子中碳原子数目的增加而增大，因此随着烃分子中碳原子数目的增加，同系物的沸点升高；

(4)观察晶胞图知：①处碳原子的x=y=0，z=+，故①坐标为(0，0，)；由均摊方法可知，在一个晶胞中含有C：12×+1=4；含有Fe原子：8×+6×=4，故其化学式为FeC。晶胞的质量为4×(56+12) g，晶胞体积为(a×10-10 cm)3，故晶体密度ρ==g/cm3。

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(1)从实验装置上看，图中缺少的一种玻璃仪器__________。

(2)使用补全仪器后的装置进行实验，取50mL0.50mol/LHCl溶液与50mL0.55mol/LNaOH溶液在小烧杯中进行中和反应，实验数据如表。

实验次数	起始温度t1/℃			终止温度 t2/℃	温度差平均值(t2-t1)/℃
实验次数	HCl	NaOH	平均值	终止温度 t2/℃	温度差平均值(t2-t1)/℃
1	26.2	26.0	26.1	29.5	______℃
2	27.0	27.4	27.2	33.3
3	25.9	25.9	25.9	29.2
4	26.4	26.2	26.3	29.8

①请填写表中的空白：温度差平均值__________℃

②上述实验数值结果比中和热57.3kJ/mol偏小，产生的原因可能是______。(填字母)

a.实验装置保温、隔热效果差

b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数

c.分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中

d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定HCl溶液的温度

(3)实验中若用60mL0.25mol/LH2SO4溶液跟50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量______(填“相等”、“不相等”)，所求中和热______(填“相等”、“不相等”)，若用50mL0.50mol/L醋酸代替HCl溶液进行上述实验，测得反应前后温度的变化值会______(填“偏大”、“偏小”、“不受影响”)