Question

【題目】鐵、鈦、鎳等過渡元素在工業生產和科學研究中具有重要作用，請回答下列問題。

（1）有機鐵肥[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3的名稱叫三硝酸六尿素合鐵，是一種配合物，它的中心離子Fe3+的價電子排布式為____________；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性由小到大的順序是__________________。

（2）鈦被稱為繼鐵、鋁之后的“第三金屬”，也叫“未來金屬”。

①鈦位于周期表的_______區，基態Ti原子的電子占據了____________個原子軌道。

②工業上可用TiCl4(常溫下呈液態)與Mg高溫下反應制備鈦單質，同時生成MgCl2，詳細解釋TiCl4熔點比MgCl2低很多的原因 _______________________________________________________ 。

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

（4）鎳鈦記憶合金用于飛機和字宙飛船。已知一種鈦鎳合金的晶胞結構如圖所示，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原子個數為________；若合金的密度為ρg/cm3，NA代表阿伏加德羅常數的值，則晶胞中兩個鈦原子間的最近距離是____________pm。(用含ρ和NA的計算式表示，不必化簡)

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，熔融時破壞分子間作用力；而MgCl2屬于離子晶體，熔融時破壞離子鍵，分子間作用力比離子鍵弱得多，所以TiCl4熔點低得多。 碳 8NA CN-或C22- 6 ××1010

【解析】（1）Fe元素為26號元素，原子核外有26個電子，所以核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d64s2，鐵原子失去最外層4s能級2個電子，然后失去3d能級上的1個電子形成Fe3+，Fe3+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，所以基態Fe3+的價電子排布式為3d5；

由尿素分子的結構式H2NCONH2可知，尿素分子中N原子成3個單鍵，含有1對孤對電子，雜化軌道數為4，N原子采取sp3雜化；NO3-中含有3對價層電子對，其離子構型為平面三角形，N原子采取sp2雜化；元素非金屬性越強電負性越大，故電負性H<C<N﹤O；（2）①鈦位于周期表的d區，Ti原子核外電子數為22，基態原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d24s2，電子占據的原子軌道數為1+1+3+1+3+2+1=12個；②TiCl4屬于分子晶體，熔融時破壞分子間作用力；而MgCl2屬于離子晶體，熔融時破壞離子鍵，分子間作用力比離子鍵弱得多，所以TiCl4熔點低得多，工業上可用TiCl4(常溫下呈液態)與Mg高溫下反應制備鈦單質，同時生成MgCl2；（3）配合物Ni(CO)4的中心原子Ni與CO之間的化學鍵稱為配位鍵，提供孤電子對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σ鍵，CO分子中C和O之間存在1個σ鍵，1個π鍵，1個配位鍵，因此4個CO有4個σ鍵，故1mol Ni（CO）4中含有8molσ鍵即8NA；CO分子中含有2個原子、價電子數是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，個數為6；利用均攤法計算，每個晶胞中含有Ti8×個，Ni12×個，若合金的密度為ρg/cm3，NA代表阿伏加德羅常數的值，則晶胞體積為V=cm3，邊長為cm，兩個鈦原子間的最近距離是邊長的，為×cm=××1010pm。