Question

【題目】鐵、鈷、鎳等金屬及其化合物在科學研究和工業生產中應用十分廣泛。回答下列問題：

（1）鐵、鈷、鎳的基態原子核外未成對電子數最多的是_________。

（2）酞菁鈷分子的結構簡式如圖所示，中心離子為鈷離子，酞鈷分子中與鈷離子通過配位鍵結合的氮原子的編號是_______(填1、2、3、4)，三種非金屬原子的電負性由大到小的順序為_______(用相應的元素符號表示)；氮原子的雜化軌道類型為________。

（3）Fe(CO)x常溫下呈液態，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，據此可判斷Fe(CO)x，晶體屬于_______(填晶體類型)，若配合物Fe(CO)x的中心原子價電子數與配體提供電子數之和為18，則x=________。

（4）NiO、FeO的晶體結構類型與氯化鈉的相同，Ni2+和Fe2+的離子半徑分別為69pm和78pm，則熔點NiO______FeO(填“>”“<”或“=”)，原因是_________。

（5）NiAs的晶胞結構如圖所示：①鎳離子的配位數為_________。

②若阿伏加德羅常數的值為NA，晶體密度為pg·cm-3，則該晶胞中最近的Ni2+之間的距離為________cm。(寫出計算表達式)

Answer 1

【答案】鐵 2、4 N>C>H sp2、sp3 分子晶體 5 > Ni2+、Fe2+的電荷相同，Ni2+的離子半徑小于Fe2+的離子半徑，晶格能：NiO＞FeO，因此熔點NiO＞FeO 4 ×

【解析】

(1)未成對電子處于價電子中，鐵、鈷、鎳的基態原子的價電子排布式分別為3d64s2、3d74s2、3d84s2，結合泡利原理與洪特規則判斷；

(2)含有孤對電子的N原子與Co通過配位鍵結合，形成配位鍵后形成4對共用電子對，形成3對共用電子對的N原子形成普通的共價鍵；三種非金屬原子為C、N、H，同周期自左而右電負性增大；根據分子中N原子形成的σ鍵個數和含有的孤對電子的數目，分析判斷；

(3)根據Fe(CO)x的熔沸點比較低分析判斷晶體類型；Fe原子價電子數為8，CO提供一對孤對電子，與Fe原子形成配位鍵，根據Fe(CO)x的中心原子價電子數與配體提供電子數之和為18，列式計算x；

(4)離子晶體的熔點與晶格能大小有關，離子所帶電荷數越多，離子半徑越小，晶格能越大，熔點越高；

(5)①根據均攤法計算晶胞中Ni、As原子數目，由晶胞結構可知As原子配位數為4，結合晶胞中Ni、As元素數目之比計算Ni的配位數；

②首先計算晶胞的質量，再結合密度計算晶胞體積，進而計算晶胞棱長，最后根據面心與頂點上的Ni原子距離最近計算。

(1)鐵、鈷、鎳的基態原子的價電子排布式分別為3d64s2、3d74s2、3d84s2，三種元素原子的核外未成對電子數分別為4、3、2，未成對電子數最多的是Fe，故答案為：Fe；

(2)有孤對電子的N原子與Co通過配位鍵結合，形成配位鍵后形成4對共用電子對，形成3對共用電子對的N原子形成普通的共價鍵，1號、3號N原子形成3對共用電子對為普通共價鍵，2號、4號N原子形成4對共用電子對，與Co通過配位鍵結合；酞菁鈷中三種非金屬原子為C、N、H，同周期自左而右電負性增大，非金屬性越強電負性越大，故電負性N＞C＞H；分子中N原子有形成2個σ鍵，含有1對孤對電子，有形成3個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目均為3，N原子的雜化軌道類型為 sp2；有形成3個σ鍵，含有1對孤對電子，雜化軌道數目均為4，N原子的雜化軌道類型為 sp3，故答案為：2、4；N＞C＞H；sp2、sp3；

(3)配合物Fe(CO)x的熔沸點比較低，易溶于非極性溶劑，應屬于分子晶體；Fe原子價電子數為8，CO提供一對孤對電子，與Fe原子形成配位鍵，則8+2x=18，解得x=5，故答案為：分子晶體；5；

(4)NiO、FeO的晶體結構類型均與氯化鈉的相同，說明二者都是離子晶體，Ni2+、Fe2+的電荷相同，Ni2+的離子半徑小于Fe2+的離子半徑，故晶格能：NiO＞FeO，所以熔點NiO＞FeO，故答案為：＞；Ni2+、Fe2+的電荷相同，Ni2+的離子半徑小于Fe2+的離子半徑，故晶格能：NiO＞FeO，所以熔點NiO＞FeO；

(5)①晶胞中As原子數目為4，Ni原子數目=8×+6×=4，二者為1∶1，由晶胞結構可知As原子配位數為4，故Ni的配位數為4，故答案為：4；

②面心與頂點上的Ni原子距離最近，最近的Ni2+之間的距離為晶胞棱長的，晶胞質量=4×g=g，晶胞體積=g÷pgcm-3=cm3，晶胞棱長=cm，故最近的Ni2+之間的距離=×cm，故答案為：×。