Question

【題目】鋅、鐵、銅及其化合物在生活、生產(chǎn)中有著廣泛應(yīng)用。回答下列問題：

(1)基態(tài)Fe3＋的核外電子排布式為____________。在第四周期過渡元素中，基態(tài)原子未成對電子數(shù)最多的元素為____________(用元素符號表示)。

(2)一水合甘氨酸鋅[(H2NCH2COO)2Zn·H2O]是一種飼料添加劑，該化合物中所涉及的非金屬元素電負(fù)性由大到小的順序是____________(用元素符號表示)；甘氨酸分子中N原子的雜化軌道類型為____________；從結(jié)構(gòu)角度解釋甘氨酸易溶于水的原因：________________。

(3)銅元素的第一電離能、第二電離能分別為746 kJ·mol－1、1958 kJ·mol－1；鋅元素的第一電離能、第二電離能分別為906 kJ·mol－1、1733 kJ·mol－1，銅的第二電離能大于鋅的第二電離能，其主要原因是___________________________________________________。

(4)磷酸鐵(FePO4)可用于制造磷酸鐵鋰電池材料，PO的空間構(gòu)型為______________。

(5)某種化合物由Fe、Cu、S三種元素組成，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則化學(xué)式為__________，該晶胞上、下底面均為正方形，側(cè)面與底面垂直，若該晶體的密度ρ g·cm－3，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，結(jié)合圖中的數(shù)據(jù)計(jì)算底面棱長a＝____________(只要求列出計(jì)算式，用含b的代數(shù)式表示)pm。

Answer 1

【答案】[Ar]3d5 Cr O>N>C>H sp3 甘氨酸是極性分子，氨基和羧基都能與水分子形成氫鍵 氣態(tài)Cu失去一個(gè)電子變成Cu+后，其核外價(jià)電子排布式為3d10，形成了較穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)；而鋅失去一個(gè)電子后，其核外價(jià)電子排布式為3d104s1 正四面體 CuFeS2

【解析】

(1)Fe為26號元素，其核外電子排布為1s22s22p63s23p63d64s2，失去3個(gè)電子形成Fe3＋，其核外電子排布為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5；在3d過渡金屬中，基態(tài)原子未成對電子數(shù)最多的元素的價(jià)電子排布式為3d54s1，該元素為Cr；

(2)一水合甘氨酸鋅中含有的非金屬元素有H、C、N、O，元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大，非金屬性大小順序?yàn)?/span>O>N>C>H，則電負(fù)性大小排序?yàn)?/span>O>N>C>H；甘氨酸的結(jié)構(gòu)簡式為NH2CH2COOH，－NH2中N原子的價(jià)層電子對個(gè)數(shù)為4，則N原子的雜化類型為sp3；根據(jù)甘氨酸的結(jié)構(gòu)簡式，其含有－NH2、－COOH能夠與水形成氫鍵，且甘氨酸是極性分子；

(3)氣態(tài)Zn失去一個(gè)電子形成排布為[Ar]3d104s1的結(jié)構(gòu)；而氣態(tài)Cu失去一個(gè)電子變成Cu＋，其核外電子排布式為為[Ar]3d10，Cu＋的核外電子排布中3d軌道為全滿結(jié)構(gòu)，較穩(wěn)定，再失去一個(gè)電子，需要的能量較高；答案為氣態(tài)Cu失去一個(gè)電子變成Cu+后，其核外價(jià)電子排布式為3d10，形成了較穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)；而鋅失去一個(gè)電子后，其核外價(jià)電子排布式為3d104s1；

(4)PO43－中P的價(jià)層電子對數(shù)目=，價(jià)層電子對數(shù)目為4，不含孤對電子對，則PO43－的空間構(gòu)型為正四面體；

(5)晶胞內(nèi)含有8個(gè)S，均為此晶胞所有，則此晶胞含有8個(gè)S；晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)為Cu所占有，為8個(gè)晶胞所共有，面上有4個(gè)Cu，為2個(gè)晶胞所共有，還有1個(gè)Cu在晶胞內(nèi)部，為此晶胞所共有，則此晶胞中一共含有個(gè)Cu；晶胞的4個(gè)棱上有Fe，為4個(gè)晶胞所共有，面上有6個(gè)Fe，為2個(gè)晶胞所共有，則此晶胞中一共含有個(gè)Fe；則此晶胞中Cu、Fe、S的個(gè)數(shù)比為4：4：8=1：1：2，則此化學(xué)式為CuFeS2；

晶胞的密度，可得。