Question

A．由徐光宪院士发起，院士学子同创的《分子共和国》科普读物最近出版了，全书形象生动地戏说了BF₃、TiO₂、CH₃COOH、CO₂、NO、二茂铁、NH₃、HCN、H₂S、O₃、异戊二烯和萜等众多“分子共和国”中的明星．

（1）下列说法正确的是

 

．
（a）BF₃和NH₃都是含有极性键的非极性分子
（b）CO₂、HCN分子中都含有两个σ键和两个π键
（c）H₂S、O₃分子都是直线形
（d）一种双环单萜龙脑（如图1）分子中有4个手性碳原子
（2）NO是人体中的信号分子，有关说法正确的

 

．
（a）第一电离能N大于O   （b）电负性O大于N
（c）NO⁺的结构为：N≡O⁺
（d）N、O元素在周期表中都处于p区
（3）TiO₂的天然晶体中，最稳定的一种晶体结构如图2，白球表示：

 

原子．
（4）二茂铁（C₅H₅）₂Fe是Fe²⁺与环戊二烯基形成的一类配合物，其中Fe²⁺在基态时核外电子排布式为：

 

；实验室测定铁的含量可用配位剂邻二氮菲（），它能与Fe²⁺形成红色配合物（如图3），该配离子中Fe²⁺配位数为

 

．
（5）乙酸熔沸点很高，是由于存在以分子间氢键缔合的二聚体（含一个环状结构），请画出这二聚体的结构：

 

．

Answer 1

分析：（1）（a）不同非金属元素之间存在极性键，正负电荷重心重合的分子是非极性分子；
（b）1个单键是1个σ键，1个双键中含有1个σ键和1个π键，1个三键中含有1个σ键和2个π键；
（c）根据价层电子对互斥理论确定微粒的空间构型；
（d）根据手性碳原子连接4个不同的原子或原子团；
（2）a．同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素；
b．同周期，自左而右，元素电负性逐渐增大；
c．氮气分子和是等电子体，等电子体结构相似，以氮气分子的结构书写NO⁺的结构；
d．根据价层电子排布可以确定元素的位置；
（3）利用均摊法计算各种原子个数，再结合化学式判断；
（4）铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，铁原子失去2个电子变为Fe²⁺，根据构造原理写出Fe²⁺基态离子核外电子排布式；含有孤电子对的原子和含有空轨道的离子间能形成配位键；
（5）在二个乙酸分子间中，羧基上的氢原子与另一个乙酸分子中碳氧双键上氧原子形成氢键．

解答：解：（1）（a）BF₃和NH₃都是含有极性键，但前者是平面形分子，正负电荷重心重合，为非极性分子，而后者是三角锥形分子，正负电荷重心不重合，属于极性分子，故（a）错误；
（b）CO₂、HCN分子的结构式分别是：O=C=O、H-C≡N，所以CO₂含有2个σ键和2个π键，HCN分子中中含有2个σ键和2个π键，故（b）正确；
（c）H₂S、O₃分子中价层电子对都为3，中心原子采取SP³杂化，都是V形分子，故（c）错误；
（d）一种双环单萜龙脑（如图1）分子中有3个手性碳原子，故（d）错误；
故选：（b）；
（2）a．同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素，所以第一电离能N大于O，故a正确；
b．同周期，自左而右，元素电负性逐渐增大，所以电负性O大于N，故b正确；
c．氮气分子和是等电子体，等电子体结构相似，以氮气分子的结构书写NO⁺的结构，故c正确；
d．N、O元素的价层电子排布分别为2s²2p³，2s²2p⁴，在周期表中都处于p区，故d正确；
故选：abcd；
（3）白球个数=2+4×

1

2

=4，黑球个数=1+8×

1

8

，所以白球和黑球个数比为2：1，根据二氧化硅的化学式知，白球表示氧原子；
故答案为：氧；
（4）铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，铁原子失去2个电子变为Fe²⁺，根据构造原理知，该离子核外电子排布式为[Ar]3d⁶；该配合物中铁是中心离子，提供空轨道，氮原子提供孤电子对，根据图知其配位键个数是6；
故答案为：[Ar]3d⁶；6；
（5）二个乙酸分子间中，羧基上的氢原子与另一个乙酸分子中碳氧双键上氧原子形成氢键，所以其氢键表示为，
故答案为：；

点评：本题考查较综合，涉及分子极性的判断、化学键类型、核外电子排布式的书写等知识点，难点是氢键的书写，明确哪些元素的原子能形成氢键，难度中等．