Question

3．丙二烯（H₂C=C=CH₂）是重要的基础有机化学原料，可由 FeCl₃ 催化格氏试剂与甲基丁炔氯制备．
（1）Fe³⁺基态核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵或[Ar]3d⁵．
（2）H₂C=C=CH₂分子中四个氢原子是否在同一平面内：不在（填：“在”或“不在”）；丙二烯中碳原子杂化轨道的类型有sp²、sp；1molH₂C=C=CH₂中含σ键的数目为6mol或6×6.02×10²³．
（3）丙二烯遇重金属盐会爆燃生成CO和CO₂，与CO₂互为等电子体的阴离子为SCN^-（或OCN^-、CNS^-、CN₂^-、N₃^-）（举一例）．
（4）铁的一种硫化物是制备FeCl₃的原料，该硫化物晶胞结构如图，其化学式为FeS₂．

Answer 1

分析 （1）Fe原子核外电子数为26，原子形成阳离子先按能层高低失去电子，能层越高的电子越容易失去，同一能层中按能级高低失去电子，能级越高越容易失去；
（2）丙二烯中中间碳原子上两个碳碳双键不共面，结合乙烯结构确定四个H原子是否共面；根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化方式；1个丙二烯分子中含有6个σ键；
（3）原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体；
（4）该晶胞中Fe原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，S原子个数=（1+12×$\frac{1}{4}$）×2=8，根据原子个数确定化学式．

解答 解：（1）Fe原子核外有26个电子，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，Fe原子失去4s能级2个电子、3d能级1个电子形成Fe³⁺，Fe³⁺电子排布式为：[Ar]3d⁵或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，
故答案为：[Ar]3d⁵或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；
（2）丙二烯中中间碳原子上两个碳碳双键不共面，结合乙烯结构知，四个H原子不共面；该分子中连接H原子的C原子价层电子对个数是3，为sp²杂化；中间碳原子价层电子对个数是2，为sp杂化；1个丙二烯分子中含有6个σ键，所以1molH₂C=C=CH₂中含σ键的数目为6mol或6×6.02×10²³，
故答案为：不在；sp²、sp；6mol或6×6.02×10²³；
（3）原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体，二氧化碳分子中原子个数是3、价电子数是16，与二氧化碳互为等电子体的阴离子有SCN^-（或OCN^-、CNS^-、CN₂^-、N₃^-），
故答案为：SCN^-（或OCN^-、CNS^-、CN₂^-、N₃^-）；
（4）该晶胞中Fe原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，S原子个数=（1+12×$\frac{1}{4}$）×2=8，Fe和S原子个数之比=4：8=1：2，所以其化学式为FeS₂，故答案为：FeS₂．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、等电子体、原子核外电子排布等知识点，难点是等电子体判断，易错点是（2）中H原子是否共面，要根据中间C原子成键特点判断，题目难度中等．