Question

【題目】（1）科學(xué)家可以通過(guò)__________法發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)存在有大量的鐵元素，寫(xiě)出基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布圖__________________。從結(jié)構(gòu)上分析Fe3+比Fe2+穩(wěn)定的原因：________________________。

（2）SCN-常用來(lái)檢測(cè)Fe3+的存在，SCN-中心原子的雜化方式為_________，三種元素電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/span>__________________。

（3）砷化鎵以第三代半導(dǎo)體著稱，熔點(diǎn)為1230℃，具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。已知氮化硼與砷化鎵屬于同種晶體類型。則兩種晶體熔點(diǎn)較高的是_________(填化學(xué)式)，其理由是________________________。

（4）C60分子又名足球烯，它是由60個(gè)碳原子組成的球狀分子，右圖為C60結(jié)構(gòu)圖。一個(gè)C60分子中六元環(huán)的數(shù)目為____________，在C60晶胞中C60分子的配位數(shù)為___________。已知C60分子的球體 半徑為a nm，求C60晶體的ρ=_________g/cm3。(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，寫(xiě)出表達(dá)式)

Answer 1

【答案】 原子光譜 Fe3+價(jià)電子排布式為3d5，為半滿結(jié)構(gòu)，而Fe2+價(jià)電子排布式為3d6 sp N>S>C BN 兩種晶體均為原子晶體，N 與B 原子半徑較小，鍵能較大，熔沸點(diǎn)更高 20 12 ×1021

【解析】試題分析：本題考查原子光譜、價(jià)電子排布圖的書(shū)寫(xiě)、雜化方式的判斷、電負(fù)性大小的比較、晶體熔點(diǎn)高低的比較、晶胞的分析和計(jì)算。

（1）鑒定元素常用原子光譜，科學(xué)家可以通過(guò)原子光譜法發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)存在大量的鐵元素。Fe原子核外有26個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理，基態(tài)Fe原子的核外電子排布式為[Ar]3d64s2，基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布式為3d64s2，基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布圖為：。Fe3+的價(jià)電子排布式為3d5，為半滿結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，Fe2+的價(jià)電子排布式為3d6，所以Fe3+比Fe2+穩(wěn)定。

（2）SCN-與CO2互為等電子體，CO2中中心原子的雜化方式為sp雜化，則SCN-中中心原子的雜化方式也為sp雜化。根據(jù)電負(fù)性越大元素的非金屬性越強(qiáng)，非金屬性：NSC，S、C、N三種元素電負(fù)性由大到小的順序是：NSC。

（3）砷化鎵熔點(diǎn)較高，具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，砷化鎵屬于原子晶體；氮化硼與砷化鎵屬于同種晶體類型，氮化硼也屬于原子晶體，氮、硼的原子半徑小于砷、鎵的原子半徑，氮化硼中共價(jià)鍵的鍵能大于砷化鎵中共價(jià)鍵的鍵能，兩種晶體中熔點(diǎn)較高的氮化硼，氮化硼的化學(xué)式為BN。

（4）根據(jù)圖示，每個(gè)碳原子形成3個(gè)碳碳鍵（2個(gè)碳碳單鍵和1個(gè)碳碳雙鍵），每個(gè)五元環(huán)周?chē)��?/span>5個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)周?chē)��?/span>3個(gè)五元環(huán)和3個(gè)六元環(huán)，五元環(huán)與六元環(huán)的個(gè)數(shù)比為3:5，設(shè)五元環(huán)、六元環(huán)分別有x、y個(gè)，則x：y=3:5，5x+6y=360，解得x=12，y=20，一個(gè)C60分子中六元環(huán)的數(shù)目為20。在C60晶胞中C60分子采取分子密堆積，1個(gè)C60分子周?chē)�等距離最近的C60分子有12個(gè)，C60分子的配位數(shù)為12。C60晶胞為面心立方最密堆積，用“均攤法”，1個(gè)晶胞中含C60：8+6=4個(gè)，C60分子的球體半徑為anm，晶胞的邊長(zhǎng)為2anm，1個(gè)晶胞的體積為（2anm）3=16a310-21cm3，1mol晶體的體積為16a310-21cm34NA=4a3NA10-21cm3，1molC60晶體的質(zhì)量為720g，C60晶體的ρ=720g（4a3NA10-21cm3）=1021g/cm3。