Question

【題目】當(dāng)前材料科學(xué)的發(fā)展方興未艾。B、N、Ti、Fe都是重要的材料元素，其單質(zhì)及化合物在諸多領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。

（1）基態(tài)Fe2＋的電子排布式為_____________________________

（2）BF3分子空間結(jié)構(gòu)為___________；在NH3中N原子的雜化方式為_______。

（3）科學(xué)家目前合成了N4分子，結(jié)合等電子體相關(guān)內(nèi)容判斷該分子中N—N鍵的鍵角為__________。

（4）納米TiO2是一種應(yīng)用廣泛的催化劑，其催化的一個實例如下圖所示。化合物乙的沸點明顯高于化合物甲，主要原因是_________________________________________

（5）鐵和氨氣在640℃可發(fā)生置換反應(yīng)，產(chǎn)物之一的晶胞結(jié)構(gòu)如右上圖所示。若該晶體的密度是ρ g·cm－3，則兩個最近的Fe原子間的距離為_____________cm。（阿伏加德羅常數(shù)用NA表示）

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6 平面正三角形 sp3 60° 化合物乙分子間存在氫鍵

【解析】(1)鐵原子失去最外層4s能級2個電子，形成Fe2+，核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6，故答案為：1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6；

(2)BF3中B原子含有3個σ鍵且不含孤電子對，所以BF3為平面三角形構(gòu)型；NH3分子中氮原子含有孤電子對，NH3中N原子含有3個σ鍵和1個孤電子對，所以NH3為三角錐構(gòu)型，N原子的雜化方式為sp3，故答案為：平面正三角形；sp3；

(3)N4分子中N原子形成3個σ鍵、含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4，N原子采取sp3雜化，每個面為正三角形，N-N 鍵的鍵角為60°，故答案為：60°；

(4)氫鍵的存在導(dǎo)致物質(zhì)熔沸點升高，乙中含有氫鍵、甲不含氫鍵，所以化合物乙熔沸點高于甲，故答案為：化合物乙分子間存在氫鍵；

(5)該晶胞中鐵原子個數(shù)=8×+6×=4，氮原子個數(shù)是1，所以氮化鐵的化學(xué)式是Fe4N，一個晶胞中Fe原子數(shù)目為8×+6+×=4，N原子數(shù)目為1，晶胞棱長a= ==，則兩個最近的Fe原子間的距離為a=×，故答案為： ×。