Question

【題目】【化學(xué)選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】鋁、鐵在生活、生產(chǎn)中有著廣泛的用途，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。

(1)Fe2+的最外層電子排布式____________。元素Fe與Mn的第三電離能分別為I3(Fe)、I3(Mn)，則I3(Fe)______I3(Mn)(填“>”、“<")。

(2)第四周期中，與Al原子未成對(duì)電子數(shù)相同的金屬元素有____種。氣態(tài)氯化鋁的分子組成為(AlCl3)2，其中Al、Cl均達(dá)8e-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，Al原子的雜化方式為__________。根據(jù)等電子原理，AlO2-的空間構(gòu)型為_____。

(3)Fe(CO)5的熔點(diǎn)為-20℃，沸點(diǎn)為103℃，易溶于乙醚，其晶體類(lèi)型為______，晶體中σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為______。

(4)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)某些含鐵的物質(zhì)可催化尿素合成肼(N2H4)，沸點(diǎn):N2H4>C2H6的主要原因?yàn)?/span>____________。

(5)FeO晶體的晶胞如圖所示，己知:FeO晶體的密度為ρg/cm3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。在該晶胞中，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數(shù)目為_____；Fe2+與O2-最短核間距為______pm(用ρ和NA表示)。

Answer 1

【答案】 3s23p63d6 < 4 sp3 直線型 分子晶體 1:1 前者可形成分子間氫鍵，后者只有范德華力 12 ×1010

【解析】(1) 核外電子排布是按能級(jí)順序排布的，但在化學(xué)反應(yīng)中失去電子是按從最外層到次外層依次失去，所以Fe2+的最外層電子排布式3s23p63d6；鐵元素失去的第三個(gè)電子是3d6上的電子，而3d6容易失去一個(gè)電子形成比較穩(wěn)定的3d5半充滿(mǎn)狀態(tài)，而Mn的價(jià)電子排布式為3d53s2，失去的第三個(gè)電子是3d5上的電子，這是個(gè)比較穩(wěn)定的半充滿(mǎn)狀態(tài)，所以難易失去，因此I3(Fe) <I3(Mn)；

(2) Al原子未成對(duì)電子數(shù)為1，所以在第四周期中，未成對(duì)電子數(shù)也是1個(gè)的有K、Sc、Cu、Ga共四種元素；根據(jù)氣態(tài)氯化鋁的分子組成為(AlCl3)2，要使每個(gè)原子都達(dá)到8e-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，Al除與三個(gè)Cl形成三個(gè)共鍵單鍵外，還要由Cl提供一個(gè)配位鍵，所以需要采用sp3的雜化方式形成四個(gè)等價(jià)的共價(jià)鍵；AlO2-中含有16個(gè)價(jià)電子，與CO2所含原子數(shù)相同、價(jià)電子數(shù)也相同，根據(jù)等電子原理，AlO2-的空間構(gòu)型為直線型；

(3)根據(jù)Fe(CO)5的物理性質(zhì)（熔沸點(diǎn)低，易溶于有機(jī)溶劑）可判斷其為分子晶體；在CO原子團(tuán)內(nèi)有一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，所以該晶體中σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為1:1；

(4)在N2H4分子內(nèi)有N—H鍵，所以能夠在分子間形成氫鍵，而C2H6分子只有范德華力，所以前者沸點(diǎn)高于后者；

(5)分析該晶胞結(jié)構(gòu)可知與Fe2+緊鄰的Fe2+就是面對(duì)角線1/2線段兩端的兩個(gè)小黑球，距離相等的小黑球有12個(gè)；該晶體中含有的Fe=(1/8)×8+(1/2)×6=4，O=1+(1/4)×12=4，即含有4個(gè)FeO分子，所以該晶胞的質(zhì)量m=72×4/NAg，其棱長(zhǎng)a= cm，而Fe2+與O2-最短核間距為棱長(zhǎng)的一半，即×1010pm =×1010 pm。