Question

【題目】鐵、鈦、鎳等過(guò)渡元素在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中具有重要作用，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。

（1）有機(jī)鐵肥[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3的名稱(chēng)叫三硝酸六尿素合鐵，是一種配合物，它的中心離子Fe3+的價(jià)電子排布式為____________；該配合物中N原子的雜化方式有_______________；它所含非金屬元素的電負(fù)性由小到大的順序是__________________。

（2）鈦被稱(chēng)為繼鐵、鋁之后的“第三金屬”，也叫“未來(lái)金屬”。

①鈦位于周期表的_______區(qū)，基態(tài)Ti原子的電子占據(jù)了____________個(gè)原子軌道。

②工業(yè)上可用TiCl4(常溫下呈液態(tài))與Mg高溫下反應(yīng)制備鈦單質(zhì)，同時(shí)生成MgCl2，詳細(xì)解釋TiCl4熔點(diǎn)比MgCl2低很多的原因 _______________________________________________________ 。

（3）鎳與CO生成的配合物Ni(CO)4中，易提供孤電子對(duì)的成鍵原子是_______________(填元素名稱(chēng));1molNi(CO)4中含有的σ鍵數(shù)目為_________________ ；寫(xiě)出與CO互為等電子體的一種離子的化學(xué)式___________。

（4）鎳鈦記憶合金用于飛機(jī)和字宙飛船。已知一種鈦鎳合金的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其中Ti原子采用面心立方最密堆積方式，該合金中與Ti原子距離最近且相等的Ni原子個(gè)數(shù)為________；若合金的密度為ρg/cm3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，則晶胞中兩個(gè)鈦原子間的最近距離是____________pm。(用含ρ和NA的計(jì)算式表示，不必化簡(jiǎn))

Answer 1

【答案】 3d5 sp3雜化和sp2雜化 H<C<N﹤O d 12 TiCl4屬于分子晶體，熔融時(shí)破壞分子間作用力；而MgCl2屬于離子晶體，熔融時(shí)破壞離子鍵，分子間作用力比離子鍵弱得多，所以TiCl4熔點(diǎn)低得多。 碳 8NA CN-或C22- 6 ××1010

【解析】（1）Fe元素為26號(hào)元素，原子核外有26個(gè)電子，所以核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d64s2，鐵原子失去最外層4s能級(jí)2個(gè)電子，然后失去3d能級(jí)上的1個(gè)電子形成Fe3+，F(xiàn)e3+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，所以基態(tài)Fe3+的價(jià)電子排布式為3d5；

由尿素分子的結(jié)構(gòu)式H2NCONH2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，N原子采取sp3雜化；NO3-中含有3對(duì)價(jià)層電子對(duì)，其離子構(gòu)型為平面三角形，N原子采取sp2雜化；元素非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大，故電負(fù)性H<C<N﹤O；（2）①鈦位于周期表的d區(qū)，Ti原子核外電子數(shù)為22，基態(tài)原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d24s2，電子占據(jù)的原子軌道數(shù)為1+1+3+1+3+2+1=12個(gè)；②TiCl4屬于分子晶體，熔融時(shí)破壞分子間作用力；而MgCl2屬于離子晶體，熔融時(shí)破壞離子鍵，分子間作用力比離子鍵弱得多，所以TiCl4熔點(diǎn)低得多，工業(yè)上可用TiCl4(常溫下呈液態(tài))與Mg高溫下反應(yīng)制備鈦單質(zhì)，同時(shí)生成MgCl2；（3）配合物Ni(CO)4的中心原子Ni與CO之間的化學(xué)鍵稱(chēng)為配位鍵，提供孤電子對(duì)的成鍵原子是碳原子；Ni(CO)4中的配離子中Ni原子和C原子之間有4個(gè)σ鍵，CO分子中C和O之間存在1個(gè)σ鍵，1個(gè)π鍵，1個(gè)配位鍵，因此4個(gè)CO有4個(gè)σ鍵，故1mol Ni（CO）4中含有8molσ鍵即8NA；CO分子中含有2個(gè)原子、價(jià)電子數(shù)是10，與CO互為等電子體的與CO互為等電子體的陰離子微粒有CN-或C22-；（4）Ti原子采用面心立方最密堆積方式，若以Ti在面心，則合金中與Ti原子距離最近且相等的Ni原子在棱，個(gè)數(shù)為6；利用均攤法計(jì)算，每個(gè)晶胞中含有Ti8×個(gè)，Ni12×個(gè)，若合金的密度為ρg/cm3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，則晶胞體積為V=cm3，邊長(zhǎng)為cm，兩個(gè)鈦原子間的最近距離是邊長(zhǎng)的，為×cm=××1010pm。