Question

【題目】鐵單質(zhì)及化合物與我們的生產(chǎn)、生活緊密相關(guān)。

(1)Fe3+的基態(tài)核外價(jià)電子排布式為_____，應(yīng)用原子結(jié)構(gòu)比較 Fe 與同周期的 Mn 第三電離能(I3)的大小：I3(Mn)______I3(Fe)(填＞、＜、＝)。理由是______。

(2)Fe、Fe2+、Fe3+可以與 CO、SCN-、CN-、H2NCONH2(尿素)等多種配體形成很多的配合物。

①配合物 Fe(CO)5 的熔點(diǎn)-20℃，沸點(diǎn) 103℃，可用于制備純鐵。Fe(CO)5 的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列關(guān)于 Fe(CO)5 說(shuō)法不正確的是____。

A.Fe(CO)5 是分子晶體

B.Fe(CO)5 中 Fe 原子的配體與C22-互為等電子體

C.Fe(CO)5 中 σ 鍵與 π 鍵之比為 1:1

D.Fe(CO)5=Fe+5CO 反應(yīng)中沒有新化學(xué)鍵生成

②CN-的電子式為_____。

③H2NCONH2(尿素)中 N、C 原子的雜化方式分別為_____、______，組成尿素的 4 種元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/span>_____，1 mol H2NCONH2(尿素) 分子中含有 σ 鍵的數(shù)目為_____。

(3)NaCl 和MgO 都屬于離子化合物，NaCl 的熔點(diǎn)為 801.3 ℃，MgO 的熔點(diǎn)高達(dá) 2800℃。造成兩種晶體熔點(diǎn)差距的主要原因是_____。

(4)以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。CsSiB3O7 屬正交晶系(長(zhǎng)方體形)。晶胞參數(shù)為 a pm、b pm、c pm。如圖為沿 y 軸投影的晶胞中所有 Cs 原子的分布圖和原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。據(jù)此推斷該晶胞中Cs 原子的數(shù)目為_____。

Answer 1

【答案】3d5 ＞ Mn 原子失去 2 個(gè)電子后其價(jià)電子排布式為 3d5，處于半充滿狀態(tài)，更穩(wěn)定 D sp3 sp2 N＞O＞H＞C 7NA 氧化鎂晶體中所含離子的半徑更小，電荷數(shù)更大，晶格能更大 4

【解析】

（1）Fe是26號(hào)元素，原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，失去3個(gè)電子形成Fe3＋，所以Fe3＋的基態(tài)核外價(jià)電子排布式為：3d5；由Mn2＋轉(zhuǎn)化為Mn3＋時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d5半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定的3d4狀態(tài)需要的能量較多，而Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d6到穩(wěn)定的3d5半充滿狀態(tài)，需要的能量相對(duì)要少，所以I3（Mn）＞I3（Fe），

故答案為：3d5；＞；Mn 原子失去 2 個(gè)電子后其價(jià)電子排布式為 3d5，處于半充滿狀態(tài)，更穩(wěn)定；

（2）①A．配合物Fe(CO)5的熔沸點(diǎn)很低，屬于分子晶體，故A正確；

B．Fe(CO)5中Fe原子的配體為CO，與C22－原子總數(shù)相等，價(jià)電子數(shù)也相同，所以與C22－互為等電子體，故B正確；

C．Fe與CO形成5個(gè)配位鍵即σ鍵，每個(gè)CO分子中含有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，所以Fe(CO)5中σ鍵與π鍵之比為1：1，故C正確；

D．反應(yīng)得到Fe單質(zhì)，形成金屬鍵，故D錯(cuò)誤，

故選：D；

②CN－與N2互為等電子體，根據(jù)N2書寫其電子式為，故答案為：；

③H2NCONH2(尿素)中N、C 原子的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)分別是4、3，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷N、C原子的雜化方式分別為sp3、sp2，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族第一電離能大于其相鄰元素，這幾種元素第一電離能大小順序是N＞O＞C＞H，每個(gè)H2NCONH2分子中含有7個(gè)σ鍵，所以1 mol H2NCONH2（尿素）分子中含有σ鍵的數(shù)目為7NA；

故答案為：sp3；sp2；N＞O＞C＞H；7NA；

（3）MgO中離子都帶2個(gè)單位電荷，NaCl中離子都帶1個(gè)單位電荷，離子半徑Cl－>O2－，Mg2＋＜Na＋，高價(jià)化合物的晶格能遠(yuǎn)大于低價(jià)離子化合物的晶格，晶格能MgO＞NaCl，故熔點(diǎn)MgO＞NaCl，故答案為：MgO晶體所含離子半徑小，離子電荷數(shù)多，晶格能大；

（4）原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（0.5，0.2，0.5）的Cs原子位于晶胞體內(nèi)，原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（0，0.3，0.5）及（1.0，0.3，0.5）的Cs原子分別位于晶胞的左側(cè)面、右側(cè)面上，原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（0.5，0.8，1.0）及（0.5，0.8，0）的Cs原子分別位于晶胞的上底面、下底面，原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（0，0.7，1.0）及（1.0，0.7，1.0）（0，0.7，0）及（1.0，0.7，0）的Cs原子位于晶胞平行于y軸的棱上，則晶胞中Cs原子數(shù)目為：1+4×+4×=4；故答案為4。