Question

尿素（H₂NCONH₂）可用于制有機(jī)鐵肥，主要代表有[Fe（H₂NCONH₂）₆]（NO₃）₃[三硝酸六尿素合鐵（Ⅲ）]．
（1）基態(tài)Fe³⁺的核外電子排布式為

 

．C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序是

 

；
（2）尿素分子中C、N原子的雜化方式分別是

 

．
（3）[Fe（H₂NCONH₂）₆]（NO₃）₃中“H₂NCONH₂”與Fe（Ⅲ）之間的作用力是

 

，與NO₃^-互為等電子體的一種化合物是

 

（寫(xiě)化學(xué)式）．
（4）CO₂和NH₃是工業(yè)上制備尿素的重要原料，固態(tài)CO₂（干冰）的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示．
①銅金合金的晶胞結(jié)構(gòu)與干冰相似，若頂點(diǎn)為Au、面心為Cu，則銅金合金晶體中Au與Cu原子數(shù)之比為是

 

．
②已知干冰晶胞邊長(zhǎng)為a pm，則該晶體的密度為

 

g/cm³（N_A表示阿伏加德羅常數(shù)的值）

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,原子核外電子排布,原子軌道雜化方式及雜化類(lèi)型判斷

專(zhuān)題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

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）由尿素的結(jié)構(gòu)式可知，尿素分子中N原子成3個(gè)單鍵，含有1對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)為4，C原子成2個(gè)C-N鍵、1個(gè)C=O鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為3，據(jù)此判斷；
（3）Fe（Ⅲ）有空軌道，尿素分子中N原子含有孤對(duì)電子，二者形成配位鍵；
原子總數(shù)相等，價(jià)電子總數(shù)相等的微粒為等電子體，利用代換法書(shū)寫(xiě)；
（4）①根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中含有Au、Cu原子數(shù)目，據(jù)此計(jì)算；
②根據(jù)ρ=

m

V

計(jì)算晶胞的密度．

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）由尿素分子的結(jié)構(gòu)式可知，尿素分子中C原子成2個(gè)C-N鍵、1個(gè)C=O鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為3，C原子采取sp²雜化，N原子成3個(gè)單鍵，含有1對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)為4，N原子采取sp³雜化，故答案為：sp²、sp³；
（3）Fe（Ⅲ）有空軌道，其配位體數(shù)目為6，O原子提供孤對(duì)電子，H₂NCONH₂與Fe（Ⅲ）之間形成配位鍵，N原子最外層電子數(shù)為5，將N原子及1個(gè)單位負(fù)電荷，可以替換為S原子，故SO₃與NO₃^-互為等電子體，
故答案為：配位鍵；SO₃等；
（4）①若頂點(diǎn)為Au、面心為Cu，晶胞中含有Au原子數(shù)目為8×

1

8

=1，晶胞中含有Cu原子數(shù)目為6×

1

2

=3，則銅金合金晶體中Au與Cu原子數(shù)之比為1：3，
故答案為：1：3；
②在干冰晶胞中含有二氧化碳的數(shù)目為8×

1

8

+6×

1

2

=4，所以晶胞的密度為

4×44 NA

(a×10-10)3

g/cm³=

1.76×1032

aNA

g/cm³，故答案為：

1.76×1032

aNA

．

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，（3）中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．