Question

【題目】鎂、鋁、鐵是三種重要金屬，它們的單質(zhì)和化合物應(yīng)用十分廣泛�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

(1)鎂、鋁第一電離能大小的關(guān)系是I1(Mg)_________I1(Al)，金屬鎂、鋁熔點(diǎn)大小關(guān)系是Mg_________Al。（填“大于”、“等于”或“小于”）

(2)氯化鋁加熱時(shí)易升華，實(shí)驗(yàn)測(cè)得鋁元素與氯元素形成化合物的實(shí)際組成為Al2Cl6，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示。其中處于中間的Al原子雜化軌道類型為_________雜化，分子中所有原子_________(能、不能)在同一平面上。

(3)硝酸鐵和尿素在乙醇中生成[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3三硝酸六尿素合鐵。產(chǎn)物是一種重要的配合物，用作有機(jī)鐵肥，簡(jiǎn)稱鐵氮肥。基態(tài)Fe3+的核外電子排布式為____________。尿素分子中鍵與鍵的數(shù)目之比為_______。NO3-的空間構(gòu)型為_________，經(jīng)測(cè)定N2O5晶體中存在NO2+和NO3-，NO2+中氮原子為_________雜化。

(4)碳溶解在γ-Fe中形成的一種間隙固溶體，無(wú)磁性，其晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，如圖所示。晶體中與相鄰鐵原子距離相等且最近的鐵原子有________個(gè)，該物質(zhì)的化學(xué)式為_________。若晶體密度為dg/cm3，則晶胞中最近的兩個(gè)碳原子的距離為___________pm(阿伏加德羅常數(shù)的值為NA表示，寫出簡(jiǎn)化后的計(jì)算式即可)。

Answer 1

【答案】大于 小于 sp3 不能 3d5 7：1 平面三角形 sp 12 FeC ××1010

【解析】

(1)同一周期元素，其第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；原子軌道中電子處于半滿、全滿、全空時(shí)最穩(wěn)定；根據(jù)金屬元素的原子半徑及金屬鍵強(qiáng)弱分析判斷物質(zhì)熔沸點(diǎn)高低；

(2)根據(jù)球棍模型分析判斷；

(3)原子形成陽(yáng)離子時(shí)，先失去高能層中的電子，同一能層先失去高能級(jí)上的電子；尿素中C原子形成3個(gè)σ鍵、沒(méi)有孤電子對(duì)，N原子形成3個(gè)σ鍵、由1對(duì)孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目分別為3、4；單鍵為σ鍵，雙鍵中含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵；根據(jù)NO3-中N原子的價(jià)層電子對(duì)對(duì)確定其空間構(gòu)型；結(jié)合等電子體結(jié)構(gòu)相似，性質(zhì)相似分析判斷原子雜化類型；

(4)Fe原子處于頂點(diǎn)、面心，碳原子處于體心、棱中心。用均攤方法計(jì)算。

（1）同一周期元素，其第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，Mg、Al位于同一周期且Mg位于第IIA族、Al位于第IIIA族，所以第一電離能：I1(Mg)＞I1(Al)；由于原子半徑Mg＞Al，所以金屬鍵Al＞Mg，金屬鍵越強(qiáng)，斷裂金屬鍵使物質(zhì)熔化、氣化需要消耗的能量就越高，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)就越高，所以熔點(diǎn)：Mg＜Al；

(2)在Al2Cl6中，Al形成了4個(gè)共價(jià)鍵，3個(gè)為鍵，1個(gè)為配位鍵，所以Al原子雜化方式為sp3雜化；1個(gè)Al原子和4個(gè)Cl形成正四面體結(jié)構(gòu)，因此分子中所有原子不能在同一平面上；

(3)Fe原子核外有26個(gè)電子，核外電子排布為1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子失去4s能級(jí)2個(gè)電子和3d上1個(gè)電子形成Fe3+，所以基態(tài)Fe3+的核外價(jià)電子排布式為3d5；在尿素分子H2NCONH2中，中心原子為C原子，形成3個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵；2個(gè)亞氨基中每個(gè)亞氨基中鍵的數(shù)目2，則一分子尿素中含鍵的數(shù)目為3+2×2=7，所以分子中σ鍵和π鍵個(gè)數(shù)比為7：1；NO3-中N原子孤電子對(duì)數(shù)=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)3+0=3，所以其空間構(gòu)型為平面三角形；NO2+與CO2互為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，其中氮原子類型與CO2分子中C原子相同，都是為sp雜化；

(4)Fe原子處于頂點(diǎn)、面心，碳原子處于體心、棱中心。以頂點(diǎn)Fe原子研究，與之距離最近的Fe原子處于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)面為2個(gè)晶胞共用，故與鐵原子距離最近的鐵原子數(shù)目為=12；晶胞中Fe原子數(shù)目=4、C原子數(shù)目1+=4，n(Fe)：n(C)=4：4=1：1，所以該物質(zhì)化學(xué)式為：FeC；晶胞中最近的兩個(gè)碳原子的距離為面對(duì)角線的一半，設(shè)晶胞中最近的兩個(gè)碳原子的距離為rpm，則晶胞棱長(zhǎng)rpm，晶胞質(zhì)量，解得r=。