题目

题型：不详难度：来源：

(14分)随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。以天然气（主要成分CH₄）为原料经合成气（主要成分CO、H₂）制化学品，是目前天然气转化利用的主要技术路线。而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气，常因含羰基铁［Fe(CO)₅］等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒。
请问答下列问题：
（1）Fe(CO)₅中铁的化合价为0，写出铁原子的基态电子排布式　　　　　　　　　
（2）原子数目和电子总数（或价电子总数）相同的微粒互为等电子体，等电子体具有相似的结构特征。与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为　　　　和　　　（填化学式），CO分子的结构式可表示成　　　　　　。
（3）Fe(CO)₅常温下呈液态，熔点为－20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂。据此可判断Fe(CO)₅晶体为　　　　　　　晶体。
（4）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³杂化的分子有　　　　　　　　　，CH₃OH的熔、沸点比CH₄的熔、沸点比高，其主要原因是　　　　　　　　　　。

答案

（14分）（1）1s² 2s² 2p⁶ 3s ²3p⁶ 3d⁶ 4s²（2分）(2) N₂（2分）、CN^－（2分），C≡O（2分）
(3) 分子晶体（2分）(4) CH₄和CH₃OH（2分），CH₃OH形成分子间氢键（2分）

解析

（1）根据构造原理可知，铁原子的基态电子排布式为1s² 2s² 2p⁶ 3s ²3p⁶ 3d⁶ 4s²。
（2）应用价电子数和原子数分别都相等的是等电子体，所以与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为N₂和CN^－；由于氮气是直线型结构，所以CO分子的结构式可表示成C≡O。
（3）Fe(CO)₅常温下呈液态，熔点为－20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂。据此可判断Fe(CO)₅晶体应该是分子晶体。
（4）在CH₄、CO、CH₃OH中，碳原子采取sp³杂化的分子是CH₄、CH₃OH，CO是直线型结构，采用sp杂化。由于CH₃OH形成分子间氢键，所以CH₃OH的熔、沸点比CH₄的熔、沸点比高。