Question

【題目】鐵、鈷、鎳都屬于第Ⅷ族元素，它們的單質、合金及其化合物在催化劑和能源領域用途非常廣泛。

⑴基態Fe2+的核外電子排布式為____。結合電子排布式分析Fe3+比Co3+氧化性弱的原因：_____。

⑵BNCP可用于激光起爆器等，BNCP可由N2H4、HClO4、CTCN、NaNT共反應制備。

①ClO4－的空間構型為________。

②CTCN的化學式為，與Co3+形成配位鍵的原子是________。(已知CO32的結構式為)

③可以(雙聚氰胺為原料制備。雙聚氰胺中碳原子雜化軌道類型為________，中含有σ鍵的物質的量為________。

④是一種富氮含能材料。配體N2H4能與水混溶，除因為它們都是極性分子外，還因為_____。

⑶一種新型的功能材料的晶胞結構如圖所示，Mn在面心和頂點，它的化學式可表示為________。

⑷鎳鎂合金是目前已發現的儲氫密度最高的儲氫材料之一，其晶胞結構如圖所示。若該晶體儲氫時，H2分子在晶胞的體心和棱的中心位置，距離最近的兩個H2分子之間的距離為anm。則鎳鎂晶體未儲氫時的密度為________(列出計算表達式，NA表示阿伏加德羅常數的數值) gcm-3。

Answer 1

【答案】(或) Fe3+的基態電子排布式為3d5，Co3+的基態電子排布式為3d6，Fe3+具有半充滿結構，而Co3+不具備這種結構，因此Fe3+氧化性比Co3+弱 正四面體 N和O sp2、sp 9 mol N2H4與水可形成分子間氫鍵

【解析】

⑴基態Fe的核外電子排布式為[Ar]3d64s2，分析氧化性主要看Fe3+和Co3+的核外電子排布。

⑵①計算ClO4－價層電子對數；②有孤對電子才能與Co3+形成配位鍵；③逐個分析雙聚氰胺中碳原子價層電子對數；④從相似相溶和分子間氫鍵角度思考配體N2H4能與水混溶。

⑶分別計算晶胞中Ni、Mn、Ga的個數。

⑷先根據氫氣分子之間距離得出晶胞參數，再計算晶胞中Mg、Ni個數，再計算密度。

⑴Fe是26號元素，基態Fe的核外電子排布式為[Ar]3d64s2，基態Fe2+的核外電子排布式為[Ar]3d6。結合電子排布式分析Fe3+比Co3+氧化性弱的原因：Fe3+的基態電子排布式為3d5，Co3+的基態電子排布式為3d6，Fe3+具有半充滿結構，而Co3+不具備這種結構，因此Fe3+氧化性比Co3+弱；故答案為：[Ar]3d6；Fe3+的基態電子排布式為3d5，Co3+的基態電子排布式為3d6，Fe3+具有半充滿結構，而Co3+不具備這種結構，因此Fe3+氧化性比Co3+弱。

⑵①ClO4－價層電子對數，其空間構型為正四面體形；故答案為：正四面體形。

②CTCN中NH3的N有孤對電子，CO32的O有孤對電子，因此與Co3+形成配位鍵的原子是N、O；故答案為：N、O。

③雙聚氰胺中第一個碳原子有3個σ鍵，無孤對電子，價層電子對數為3，雜化軌道為sp2，第二個碳原子有2個σ鍵，無孤對電子，價層電子對數為2，雜化軌道為sp，中含有σ鍵的物質的量為9mol；故答案為：sp2、sp；9。

④配體N2H4能與水混溶，除因為它們都是極性分子外，主要是因為N2H4與水形成分子間氫鍵；故答案為：N2H4與水可形成分子間氫鍵。

⑶晶胞中Ni在體內，共有8個，Mn在面心和頂點，個數為，Ga在棱心，個數為，化學式可表示為Ni2MnGa；故答案為：Ni2MnGa。

⑷H2分子在晶胞的體心和棱的中心位置，距離最近的兩個H2分子之間的距離為anm，因此距離最近的兩個H2分子之間是面對角線的一半，則晶胞參數為nm，晶胞中Mg個數為8個，Ni為4個，則鎳鎂晶體未儲氫時的密度為；故答案為：。