Question

14．鐵、銅及其化合物在日常生產(chǎn)、生活有著廣泛的應(yīng)用．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）鐵在元素周期表中的位置第四周期第Ⅷ族．
（2）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(lèi)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）_x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，由此判斷該反應(yīng)所形成的化學(xué)鍵類(lèi)型為金屬鍵．
（3）寫(xiě)出CO的一種常見(jiàn)等電子體分子的結(jié)構(gòu)式N≡N；兩者相比較沸點(diǎn)較高的為CO（填化學(xué)式）．
（4）銅晶體中銅原子的堆積方式如圖1所示．
①基態(tài)銅原子的核外電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s¹ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
②每個(gè)銅原子周?chē)�距離最近的銅原子數(shù)目12．
（5）某M原子的外圍電子排布式為3s²3p⁵，銅與M形成化合物的晶胞如圖2所示（黑點(diǎn)代表銅原子）．
①該晶體的化學(xué)式為CuCl．
②已知該晶體的密度為ρ g•cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，則該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}}$×10¹⁰pm（只寫(xiě)計(jì)算式．

Answer 1

分析 （1）鐵是26號(hào)元素，位于周期表中第四周期第ⅤⅢ族；
（2）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；
（3）原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)相同的微粒互為等電子體；根據(jù)分子的極性判斷，極性分子的沸點(diǎn)較高；
（4）①銅為29號(hào)元素，據(jù)此寫(xiě)出基態(tài)銅原子的核外電子排布式；
②根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，銅為面心立方堆積，據(jù)此判斷每個(gè)銅原子周?chē)�距離最近的銅原子數(shù)目；
（5）根據(jù)價(jià)電子排布式判斷出X原子為Cl原子；
①利用均攤法計(jì)算得出；
②計(jì)算出一個(gè)晶胞中微粒數(shù)，利用化合物的摩爾質(zhì)量和密度計(jì)算出晶胞邊長(zhǎng)，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，銅原子和M原子之間的最短距離為立方體體對(duì)角線的$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）鐵為26號(hào)元素，所以鐵在元素周期表中的位置第四周期第Ⅷ族．
故答案為：第四周期第ⅤⅢ族；
（2）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．Fe（CO）_x的中心原子鐵的價(jià)電子數(shù)8，1個(gè)配體提供一對(duì)電子，所以x=$\frac{18-8}{2}$=5，由于反應(yīng)過(guò)程中只斷裂配位鍵，形成了金屬單質(zhì)鐵，故該反應(yīng)所形成的化學(xué)鍵類(lèi)型為金屬鍵．
故答案為：分子晶體；5；金屬鍵；
（3）原子總數(shù)相等，價(jià)電子數(shù)相等的粒子互為等電子體，所以CO的一種常見(jiàn)等電子體分子為氮?dú)�，結(jié)構(gòu)式為N≡N，對(duì)于分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量相近時(shí)，極性越大，沸點(diǎn)越高，一氧化碳是極性分子，氮?dú)馐欠菢O性分子，所以沸點(diǎn)較高的為一氧化碳．
故答案為：N≡N；CO；
（4）①銅為28號(hào)元素，質(zhì)子數(shù)為28，故基態(tài)銅原子的核外電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s¹ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
故答案為：[Ar]3d¹⁰4s¹ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
②由圖可知，銅晶胞為面心立方最密堆積，配位數(shù)為12，所以每個(gè)銅原子周?chē)�距離最近的銅原子數(shù)目為12．
故答案為：12；
（5）①某M原子的外圍電子排布式為3s²3p⁵，則M為氯元素，由銅與M形成化合物的晶胞可知，4個(gè)銅原子都在晶胞內(nèi)部，故該晶胞中銅的個(gè)數(shù)為4，氯原子的個(gè)數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，所以該晶體的化學(xué)式為CuCl．
故答案為：CuCl；
②將大正方體分成8個(gè)小正方體，則該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為小正方體的體對(duì)角線的一半，1個(gè)該晶體中含有4個(gè)CuCl，則該晶體的體積為$\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}$cm³，晶胞的邊長(zhǎng)為$\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}}$cm，小正方體的邊長(zhǎng)為$\frac{1}{2}\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}}$cm，小正方體的體對(duì)角線是小正方體邊長(zhǎng)的$\sqrt{3}$倍，則小正方體的體對(duì)角線為$\frac{\sqrt{3}}{2}\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}}$cm，則該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}}$cm，即$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}}$×10¹⁰pm．
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}}$×10¹⁰．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為全面，涉及到電子排布式、第一電離能、雜化類(lèi)型的判斷、配合物以及有關(guān)晶體的計(jì)算，但解題具有較強(qiáng)的方法性和規(guī)律性，學(xué)習(xí)中注意總結(jié)書(shū)寫(xiě)電子排布式的方法，如何判斷分子空間構(gòu)型以及有關(guān)晶體計(jì)算等方法．