Question

【題目】鐵氮化合物(FexNy)在磁記錄材料領域有著廣泛的應用前景。某FexNy的制備需鐵、氮氣、丙酮和乙醇參與。

(1)Fe3＋基態核外電子排布式為________。

(2)丙酮(CH3CCH3O)分子中碳原子軌道的雜化類型是________，1 mol丙酮分子中含有σ鍵的數目為________。

(3)C、H、O三種元素的電負性由小到大的順序為__________________。

(4)乙醇的沸點高于丙酮，這是因為________________________________________。

(5)某FexNy的晶胞如圖1所示，Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型產物Fe(x－n)CunNy。FexNy轉化為兩種Cu替代型產物的能量變化如圖2所示，其中更穩定的Cu替代型產物的化學式為________。

Answer 1

【答案】[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 sp2和sp3 9NA H<C<O 乙醇分子間存在氫鍵 Fe3CuN

【解析】

鐵的原子序數為26，位于第四周期Ⅷ族，Fe3＋核外電子數為23，其基態核外電子排布式為[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 ；答案：[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 。

（2）丙酮的甲基中碳原子的雜化方式為sp3雜化，羰基中碳原子的雜化方式為 sp2雜化；1mol丙酮中含有6molC-H鍵，2molC-C鍵，1molC=O鍵，單鍵均為σ鍵，碳氧雙鍵中含有1molσ鍵，所以1mol丙酮中含有9molσ鍵。答案：sp2和sp3 、 9NA。

（3）電負性是原子在分子中吸引成鍵電子的能力。同周期元素的電負性隨原子序數的增大而增大，所以電負性C<O，又因為在甲烷中碳元素顯負化合價，吸引電子能力更強，所以電負性H<C，故電負性H<C<O 。答案：H<C<O。

（4）丙酮分子間只有范德華力，而乙醇存在分子間氫鍵，使其沸點升高。答案：乙醇分子間存在氫鍵。

（5）由晶胞示意圖可知，一個FexNy晶胞中，含有鐵原子的數目為1/2+1/8=4氮原子的數目為1，所以x=4,y=1，由圖-2可知，Cu替代該晶體中a位置Fe，可使能量降低，Cu替代該晶體中b位置Fe，可使能量升高，最穩定的Cu替代型產物為Cu完全替代該晶體中a位置Fe，即晶格中銅原子數目為1/88=1，所以鐵原子數目為3，所以最穩定的Cu替代型產物化學式為Fe3CuN。答案：Fe3CuN