Question

【題目】[化學(xué)—選修3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]

鐵氧體是一種磁性材料，具有廣泛的應(yīng)用。

（1）基態(tài)鐵原子的核外電子排布為[Ar] 。

（2）工業(yè)制備鐵氧體使用水解法，制備時(shí)常加入尿素[CO(NH2)2]、醋酸鈉等堿性物質(zhì)。尿素分子中四種不同元素的電負(fù)性由大至小的順序是 ；醋酸鈉中碳原子的雜化類型是 。

（3）工業(yè)制備鐵氧體也可使用沉淀法，制備時(shí)常加入氨(NH3)、聯(lián)氨(N2H4)等弱堿。比較下表中氨(NH3)、聯(lián)氨(N2H4)的熔、沸點(diǎn)，解釋其高低的主要原因 。

（4）上圖是從鐵氧體離子晶體Fe3O4中，取出的能體現(xiàn)其晶體結(jié)構(gòu)的一個(gè)立方體，則晶體中的氧離子是否構(gòu)成了面心立方最密堆積 (填“是”或“否”)，該立方體是不是Fe3O4的晶胞 (填“是”或“否”)，立方體中三價(jià)鐵離子處于氧離子圍成的 空隙(填空間結(jié)構(gòu))。

（5）解釋Fe3O4晶體能導(dǎo)電的原因 ，根據(jù)上圖計(jì)算晶體的密度 gcm3。(圖中a=0.42nm，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

Answer 1

【答案】（1） 3d64s2(2分)

（2）O＞N＞C＞H (2分) sp3雜化、sp2雜化(2分)

（3）聯(lián)氨分子間形成的氫鍵數(shù)目多于氨分子間形成的氫鍵(2分)

（4）是(1分) 否(1分) 正八面體 (1分)

（5）電子可在兩種不同價(jià)態(tài)的鐵離子間快速發(fā)生轉(zhuǎn)移 (2分) 5.2 (2分)

【解析】（1）鐵原子的核電荷數(shù)為26，基態(tài)鐵原子核外電子排布為[Ar]3d64s2。

（2）尿素中的四種元素分別為C、N、O、H，其非金屬性強(qiáng)弱可判斷電負(fù)性為：O＞N＞C＞H；醋酸鈉中的甲基碳原子可以與甲烷類比，應(yīng)為sp3雜化，碳氧雙鍵碳原子可以與醛基類比，應(yīng)為sp2雜化。

（3）氨分子中氮原子可與相鄰氨分子中的氫原子形成氫鍵，同理聯(lián)氨分子間也能形成氫鍵，且N2H4分子中有2個(gè)氮原子，則分子間氫鍵更多，這就是造成其熔、沸點(diǎn)比氨高的主要原因，當(dāng)然聯(lián)氨的相對(duì)分子質(zhì)量比氨的大也會(huì)使得聯(lián)氨分子間的范得華力比氨分子的大，熔、沸點(diǎn)升高。

（4）立方體中12條棱的中點(diǎn)和體心位置各有1個(gè)氧離子，該堆積方式屬于面心立方最密堆積；晶胞復(fù)制平移后能與原晶胞無隙并置，該立方體不具有此性質(zhì)，所以不是Fe3O4的晶胞；立方體中Fe3+處于氧離子圍成的正八面體的空隙內(nèi)。

（5）晶體中的陰陽離子不能自由移動(dòng)，則導(dǎo)電的粒子應(yīng)為電子，電子可在鐵的兩種氧化態(tài)間發(fā)生快速轉(zhuǎn)移，在電場(chǎng)作用下電子定向移動(dòng)，所以Fe3O4具有導(dǎo)電性。觀察立方體發(fā)現(xiàn)，立方體的12條棱的中點(diǎn)和體心位置各有1個(gè)氧離子，則該立方體擁有的氧離子數(shù)為：1+12×=4；4個(gè)互不相鄰的頂點(diǎn)和3個(gè)面的面心各有1個(gè)Fe3+，則鐵離子數(shù)為4×+3×=2；1個(gè)小立方體的中心有1個(gè)Fe2+，因此該立方體擁有1個(gè)“Fe3O4”粒子，故晶體的密度為 。