Question

3．尿素是目前含氮量最高的氮肥，作為一種中性肥料，尿素適用于各種土壤和植物．它易保存，使用方便，對(duì)土壤的破壞作用小，是目前使用量較大的一種化學(xué)氮肥．已知尿素的結(jié)構(gòu)式為．另外尿素可用于制有機(jī)鐵肥，主要代表物有三硝酸六尿素合鐵（Ⅲ），化學(xué)式為[Fe（H₂NCONH₂）₆]（NO₃）₃．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）基態(tài)Fe³⁺的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；C、N、O三種元素的電負(fù)性由大到小的順序是N＞O＞C．
（2）尿素分子中N原子的雜化方式是sp³．三硝酸六尿素合鐵（Ⅲ）中的NO₃^-空間構(gòu)型是平面三角形．
（3）配合物Fe（CO）_x常溫下呈液態(tài)，熔點(diǎn)為-20.5℃，沸點(diǎn)為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷Fe（CO）_x晶體屬于分子晶體（填晶體類型）．Fe（CO）_x的中心原子價(jià)電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18，則x=5．Fe（CO）在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：Fe（CO）_x（s）═Fe（s）+xCO（g），已知反應(yīng)過(guò)程中只斷裂配位鍵，則該反應(yīng)生成物含有的化學(xué)鍵類型有金屬鍵．
（4）鐵的金屬密堆積方式為體心立方結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖所示．

則晶胞中鐵原子的配位數(shù)為8．如果鐵原子的半徑為r pm，密度為b g•cm-3，則鐵原子的摩爾質(zhì)量為$\frac{1}{2}b×（\frac{4\sqrt{3}}{3}r×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}$/mol．（不必計(jì)算結(jié)果，NA為阿伏加徳羅常數(shù)）

Answer 1

分析 （1）Fe原子核外電子數(shù)為26，原子形成陽(yáng)離子先按能層高低失去電子，能層越高的電子越容易失去，同一能層中按能級(jí)高低失去電子，能級(jí)越高越容易失去；同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢(shì)，N元素原子的2p能級(jí)有3個(gè)電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量降低，失去電子需要的能量較高，第一電離能高于同周期相鄰元素；
（2）尿素分子中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+3}{2}$=4，NO₃^-中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+1}{2}$=3，據(jù)此判斷；
（3）分子晶體的熔沸點(diǎn)較低；配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價(jià)電子數(shù)是8，每個(gè)配體提供的電子數(shù)是2，據(jù)此判斷x值；根據(jù)生成物判斷形成的化學(xué)鍵；
（4）體心立方結(jié)構(gòu)的配位數(shù)為8；利用均攤法計(jì)算晶胞中含有1+8×$\frac{1}{8}$=2個(gè)鐵原子，根據(jù)$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{2M}{{N}_{A}}}{V}$計(jì)算摩爾質(zhì)量．

解答 解：（1）Fe原子核外有26個(gè)電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，F(xiàn)e原子失去4s能級(jí)2個(gè)電子、3d能級(jí)1個(gè)電子形成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢(shì)，N元素原子的2p能級(jí)有3個(gè)電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量降低，失去電子需要的能量較高，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能N＞O＞C，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；N＞O＞C；
（2）尿素分子中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+3}{2}$=4，所以N原子的雜化方式為sp³，NO₃^-中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+1}{2}$=3，氮原子沒(méi)有孤電子對(duì)，所以NO₃^-空間構(gòu)型是平面三角形，
故答案為：sp³；平面三角形；
（3）分子晶體的熔沸點(diǎn)較低，根據(jù)題給信息知，該物質(zhì)的熔沸點(diǎn)較低，所以為分子晶體，配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價(jià)電子數(shù)是8，每個(gè)配體提供的電子數(shù)是2，8+2x=18，x=5，F(xiàn)e（CO）₅在一定條件下發(fā)生分解反應(yīng)：Fe（CO）₅=Fe（s）+5CO，反應(yīng)生成Fe，所以形成的化學(xué)鍵為金屬鍵，
故答案為：分子晶體；5；金屬鍵；
（4）鐵的金屬密堆積方式為體心立方結(jié)構(gòu)，晶胞中鐵原子的配位數(shù)為8；體心立方中含有1+8×$\frac{1}{8}$=2個(gè)鐵原子，晶胞中體對(duì)角線上為三個(gè)鐵原子相切，則體對(duì)角線為4r×10^-10cm，晶胞邊長(zhǎng)為：$\frac{4\sqrt{3}}{3}$r×10^-10cm，晶胞體積為：（$\frac{4\sqrt{3}}{3}$r×10^-10cm）³，所以根據(jù)$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{2M}{{N}_{A}}}{V}$可知，M=$\frac{1}{2}ρV{N}_{A}$=$\frac{1}{2}b×（\frac{4\sqrt{3}}{3}r×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}$/mol，
故答案為：8；$\frac{1}{2}b×（\frac{4\sqrt{3}}{3}r×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}$g/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查核外電子排布規(guī)律、雜化軌道理論、絡(luò)合物、晶胞計(jì)算等，難度中等，注意等電子體為原子總數(shù)相等，核外電子總數(shù)或價(jià)電子總數(shù)相等的微粒