Question

汽车尾气污染是造成雾霾天气的重要原因之一，解决这个问题除了限制汽车出行外，更重要的是研发催化汽车尾气的转化技术，该技术中催化剂及载体的选择和改良是关键。某稀土催化剂转化汽车尾气示意图如图：

（1）下列有关说法正确的是__________

a.C₅H₈与CH₃CH=CH₂一样，分子中碳原子都采用的是sp³杂化

b.H₂O、CO₂、N₂都是非极性分子

c．每个CO₂分子中，含有2个π键和2个σ键

d．CO的一种等电子体为NO^＋，它的电子式为[：N⋮⋮O：]^＋

（2）CO与Fe可生成羰基镍[Fe(CO)₅]，已知其中铁为0价，铁原子在基态核外电子排布式为___________；[Fe(CO)₅]的配位原子是________，理由是________。

（3）C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是________。Al₂O₃晶体熔点高是耐火材料，AlCl₃晶体易升华，熔点低，工业上电冶制取铝用前者而不用后者的原因是________。

（4）钙钛矿型复合氧化物也可作为汽车尾气转化的催化剂。一种复合氧化物晶胞结构如有图，则与每个Sr²⁺与_____个O^2-紧邻；若Sr²⁺与O^2-紧邻的核间距为apm，阿伏伽德罗常数为N_A，则该氧化物晶体密度的计算表达式为_________。

Answer

b、 d1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2C配体中C的电负性小于O，C原子核对孤电子对的引力弱，C原子提供孤电子对配位能力强于O原子。N>O>CAlCl3晶体易升华，熔点低，是分子晶体，熔融时不导电，无法电解12g/cm3

【解析】(1)a．碳碳双键上的C原子采用sp2杂化，故a错误；b．H2O是以极性键结合的极性分子；CO2中含有极性键，为直线形分子，结构对称，分子中正负电荷重心重叠，为非极性分子；N2是以非极性键构成的单质，为非极性分子，故b错误；c．CO2分子的结构式为O=C=O，每个CO2分子中含有2个π键和2个σ键，故c正确；d．CO的一种等电子体为NO+，CO的结构为C≡O，则NO+的电子式为，故d正确；答案为cd；

(2)CO与Fe可生成羰基镍[Fe(CO)5]，已知其中铁为0价，铁原子的核电荷数为26，其在基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2； 配体中C的电负性小于O，C原子核对孤电子对的引力弱，C原子提供孤电子对配位能力强于O原子，则[Fe(CO)5]的配位原子是C；

(3)同周期元素第一电离能呈增大趋势，但N的p轨道上有3个电子，为半充满的相对稳定结构，则C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是N>O>C；Al2O3晶体熔点高是离子晶体，而AlCl3晶体易升华、熔点低是分子晶体，分子晶体熔化时不导电不能电解，故电冶制取铝用Al2O3而不用AlCl3；

(4)Sr2+在晶胞的体心，与之紧邻的O2-在晶胞的棱上，12条棱，每个Sr2+紧邻的O2-有12，若Sr2+与O2-紧邻的核间距为a×10-10cm，体心Sr2+为同一平面上的4个O2-形成的正方形的中心，则正方形的边长即晶胞边长为 a×10-10cm，晶胞的体积为cm3，每个晶胞中含有氧离子数12×=3，Sr2+原子为1个，Ti4+的个数为8×=1，晶胞的化学式为TiSrO3，摩尔质量为184g/mol，则晶胞的密度为g/cm3。

点睛：把握常见分子中原子的杂化及空间构型为解答的关键，根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=(a-xb)，a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数．根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化；中心原子的杂化类型为sp2，说明该分子中心原子的价层电子对个数是3，无孤电子对数，空间构型是平面三角形。