Question

【題目】鐵單質(zhì)及化合物與我們的生產(chǎn)、生活緊密相關(guān)。

(1)Fe3＋的基態(tài)核外價電子排布式為______，應(yīng)用原子結(jié)構(gòu)比較Fe與同周期的Mn第三電離能(I3)的大小：I3(Mn)_______I3(Fe)(填>、<、＝)。理由是_______。

(2)Fe、Fe2＋、Fe3＋可以與CO、SCN－、CN－、H2NCONH2(尿素)等多種配體形成很多的配合物。

①配合物Fe(CO)5的熔點(diǎn)－20℃，沸點(diǎn)103℃，可用于制備純鐵。Fe(CO)5的結(jié)構(gòu)如圖所示：

下列關(guān)于Fe(CO)5說法不正確的是________。

A.Fe(CO)5是分子晶體

B.Fe(CO)5中Fe原子的配體與C22－互為等電子體

C.Fe(CO)5中σ鍵與π鍵之比為1：1

D.Fe(CO)5＝Fe＋5CO反應(yīng)中沒有新化學(xué)鍵生成

②CN－的電子式為__________。

③H2NCONH2(尿素)中N、C原子的雜化方式分別為__________、__________，

組成尿素的4種元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/span>__________，1 mol H2NCONH2(尿素)分子中含有σ鍵的數(shù)目為__________。

(3)NaCl和MgO都屬于離子化合物，NaCl的熔點(diǎn)為801.3C，MgO的熔點(diǎn)高達(dá)2800℃。造成兩種晶體熔點(diǎn)差距的主要原因是________。

(4)FexNy的晶胞如圖1所示，Cu可以完全替代該晶體中a位置的Fe或者b位置的Fe，形成Cu替代型產(chǎn)物Fe(x－n)CunNy，FexNy轉(zhuǎn)化為兩種Cu的替代型產(chǎn)物的能量變化如圖2所示，其中相對不穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物的化學(xué)式為__________。

Answer 1

【答案】3d5 ＞ Mn原子核外失去2個電子后，其價電子排布式為3d5，處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，較難失去電子 D sp3 sp2 N＞O＞C＞H 7NA 氧化鎂晶體中所含離子的半徑小，電荷數(shù)更大，晶格能更大，則熔點(diǎn)更高 FeCu3N

【解析】

(1)根據(jù)構(gòu)造原理寫價電子排布式，根據(jù)原子核外電子排布以及洪特規(guī)則比較電離能大小；

(2)①A. 分子晶體熔沸點(diǎn)較低；

B. 互為等電子體的分子或離子價電子數(shù)相等，原子個數(shù)相等；

C. Fe與CO形成5個配位鍵，每個CO分子中含有1個σ鍵和2個π鍵；

D. 反應(yīng)得到Fe單質(zhì)，形成金屬鍵；

②CN－與N2互為等電子體；

③將H2NCONH2(尿素)的結(jié)構(gòu)簡式寫成，根據(jù)價層電子對互斥理論以及雜化軌道理論判斷原子的雜化類型，同一周期元素，第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族第一電離能大于其相鄰元素；

(3)根據(jù)離子晶體熔沸點(diǎn)的比較方法說明理由；

(4)能量越高，物質(zhì)越不穩(wěn)定，由此判斷Cu代替b位置的Fe型能量高，相對不穩(wěn)定，再根據(jù)均攤法計(jì)算其化學(xué)式。

(1)Fe為26號元素，根據(jù)構(gòu)造原理，寫出Fe價電子排布式為：3d64s2，先失去4s能級2個電子、再失去3d能級1個電子形成Fe3+，則Fe3＋的基態(tài)核外價電子排布式為3d5；由于Fe原子核外失去2個電子后，其價電子排布式為3d6，Mn原子核外失去2個電子后，其價電子排布式為3d5，處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，較難失去電子，故I3(Mn)＞I3(Fe)，故答案為：3d5；＞；Mn原子核外失去2個電子后，其價電子排布式為3d5，處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，較難失去電子；

(2)①A. Fe(CO)5的熔沸點(diǎn)很低，屬于分子晶體，A項(xiàng)正確；

B. Fe(CO)5的配體為CO，與C22－互為等電子體，B項(xiàng)正確；

C. Fe與CO形成5個配位鍵，每個CO分子中含有1個σ鍵和2個π鍵，則Fe(CO)5中σ鍵的數(shù)目為10個，π鍵的數(shù)目為10個，則Fe(CO)5中σ鍵與π鍵之比為1：1，C項(xiàng)正確；

D. 反應(yīng)得到Fe單質(zhì)，形成金屬鍵，D項(xiàng)錯誤；故答案為：D；

②CN－與N2互為等電子體，電子式為，故答案為：；

③將H2NCONH2(尿素)的結(jié)構(gòu)簡式寫成，由此可知尿素中N、C原子的價層電子對數(shù)分別為4、3，則N、C原子的雜化方式分別為sp3、sp2；同一周期元素，第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族第一電離能大于其相鄰元素，這幾種元素第一電離能大小順序是N＞O＞C＞H，1mol H2NCONH2(尿素)分子中含有σ鍵的數(shù)目為7NA，故答案為：sp3；sp2；N＞O＞C＞H；7NA；

(3)NaCl和MgO都屬于離子化合物，氧化鎂晶體中所含離子的半徑小，電荷數(shù)更大，晶格能更大，則熔點(diǎn)更高，故答案為：氧化鎂晶體中所含離子的半徑小，電荷數(shù)更大，晶格能更大，則熔點(diǎn)更高；

(4)能量越高，物質(zhì)越不穩(wěn)定，根據(jù)轉(zhuǎn)化過程能量變化可知，Cu代替b位置的Fe型能量高，相對不穩(wěn)定，根據(jù)均攤法可知，該晶胞中Cu原子個數(shù)=、Fe原子個數(shù)=、N原子個數(shù)為1，所以其化學(xué)式為FeCu3N，故答案為：FeCu3N。