Question

【題目】催化劑在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中占有極其重要的地位，主要涉及過渡元素及其化合物、硅、鋁化合物等。中國科學(xué)家創(chuàng)造性地構(gòu)建了硅化物晶格限域的單鐵中心催化劑，成功地實現(xiàn)了甲烷在無氧條件下選擇活化，一步高效生產(chǎn)乙烯、芳烴和氫氣等化學(xué)品。

(1)硅、碳位于同一主族，用“>”“<”或“＝”填空：

性質(zhì)	原子半徑	第一電離能	熔點	鍵能
項目	①Si__________C	②C_________Si	③CO2______SiO2	④H-Si_______H-C

(2)CN－能與Fe3＋形成配合物，與CN－互為等電子體的分子有_____________(任寫一種)；1mol[Fe(CN)6]3－中含____________mol σ鍵。

(3)已知：反應(yīng)2CH4CH2＝CH2＋2H2，碳原子的雜化類型轉(zhuǎn)化過程為___________；

(4)聚四氟乙烯是一種準(zhǔn)晶體，準(zhǔn)晶體是一種無平移周期序，但有嚴(yán)格準(zhǔn)周期位置序的獨特晶體，可通過___________方法區(qū)分晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體。

(5)基態(tài)F原子的價層電子排布圖為___________。

(6)[H2F]＋[SbF6]－(氟銻酸)是一種超強酸，存在[H2F]＋，該離子的空間構(gòu)型為____________。

(7)CuCl的熔點為426℃，熔化時幾乎不導(dǎo)電；CuF的熔點為908℃，密度為7.1g·cm－3。

①CuF的熔點比CuCl的高，原因是____________________________________________。

②已知NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，CuF的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則CuF的晶胞參數(shù)a＝__________nm(列出計算式)。

Answer 1

【答案】> > < < N2(或CO等) 12 sp3轉(zhuǎn)化成sp2 X射線衍射 V形 CuCl為分子晶體，CuF為離子晶體 ×107

【解析】

(1)①Si原子電子層數(shù)為3，C原子電子層數(shù)為2，所以半徑Si>C；

②Si原子電子層數(shù)為3，C原子電子層數(shù)為2，所以C原子的原子核對核外電子的吸引能力更強，第一電離能更大；

③二氧化硅為原子晶體，二氧化碳為分子晶體，所以熔點：CO2>SiO2；

④Si原子半徑更大，所以鍵能H-Si<H-C；

(2)原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)也相同的分子或離子互為等電子體，CN－的原子數(shù)為2，價電子數(shù)為10，用N原子替換C原子與1個單位負(fù)電荷，或者用O原子替換N原子與1個單位負(fù)電荷，得到與CN-互為等電子體的分子為：N2或CO等；[Fe(CN)6]3-中Fe3+與CN-形成6個配位鍵，CN-中有1個σ鍵，故[Fe(CN)6]3-中共有12個σ鍵，1mol[Fe(CN)6]3-中含12molσ鍵；

(3)CH4為正四面體結(jié)構(gòu)，C原子采取sp3雜化，CH2=CH2為平面結(jié)構(gòu)，C原子采取sp2雜化，碳原子的雜化類型轉(zhuǎn)化過程為：sp3雜化轉(zhuǎn)化為sp2雜化；

(4)可通過X射線衍射實驗方法區(qū)分晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體；

(5)F為9號原子，所以基態(tài)F原子的價層電子為2s22p5，排布圖為；

(6)該離子中心原子價層電子對數(shù)為=4，含有2對孤電子對，所以空間構(gòu)型為V形；

(7)①根據(jù)CuCl熔化時幾乎不導(dǎo)電可知其為分子晶體，熔點較低，而CuF為離子晶體，熔點較高；

②根據(jù)均攤法晶胞中F-個數(shù)為4，化學(xué)式為CuF，所以Cu+個數(shù)也為4，則晶胞的質(zhì)量m=g，晶胞的體積為a3nm3，晶胞密度為7.1g·cm－3=7.1×10-21 g·nm－3，解得a=×107nm。