Question

【題目】過渡元素參與組成的新型材料有著廣泛的用途，回答下列問題。

(1)基態(tài)鐵原子核外共有________種不同空間運(yùn)動狀態(tài)的電子。鐵、鈷、鎳基態(tài)原子中，核外未成對電子數(shù)最少的原子價層電子軌道表示式（電子排布圖）為________。

(2)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉的相同，Ni2+和Fe2+的離子半徑分別為69pm和74pm，則熔點(diǎn)NiO________FeO（填“＞”“＜”或“=”），原因是________。

(3)Cr的一種配合物結(jié)構(gòu)如圖所示：

①陰離子的空間構(gòu)型為________形。

②配離子中，中心離子的配位數(shù)為_______，N與中心原子形成的化學(xué)鍵稱為_______鍵。

③配體H2NCH2CH2NH2（乙二胺）中碳原子的雜化方式是________，分子中三種元素電負(fù)性從大到小的順序為________。

(4)一種新型材料的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖2是晶胞中Sm和As原子的投影位置。

圖1中F和O共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比例依次用x和1x代表，則該化合物的化學(xué)式表示為________，晶體密度ρ=________g·cm3（用含x的表達(dá)式表示，設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA）。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，例如圖1中原子1的坐標(biāo)（），則原子2的坐標(biāo)為________。

Answer 1

【答案】15 > 相同電荷的離子，半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，晶格能就越大，熔點(diǎn)就越高 正四面體 6 配位 sp3 N>C>H SmFeAsO1-xFx (0，0，)

【解析】

根據(jù)鐵原子的電子排布式確定空間運(yùn)動狀態(tài)的電子種類，由鐵、鈷，鎳的價電子排布式確定未成對電子數(shù)。離子晶體的熔點(diǎn)與離子鍵強(qiáng)弱即離子所帶電荷、離子半徑長短有關(guān)來確定。根據(jù)VSEPR理論判斷空間構(gòu)型和雜化軌道方式。根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)分析晶體的化學(xué)式并進(jìn)行相關(guān)的計算。

(1)鐵為26號元素，基態(tài)鐵原子核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d64s2，其核外有26種不同運(yùn)動狀態(tài)的電子，有1s、2s、3s、4s、2p、3p、3d共15種不同空間運(yùn)動狀態(tài)的電子；鐵、鈷、鎳的價電子排布式分別為3d64s2、3d74s2、3d84s2，基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)分別是4，3，2，最少的是Ni，其價層電子的電子排布圖為；故答案為：15，。

(2)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與NaCl相同，說明二者都是離子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)與離子鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，晶格能越大，熔點(diǎn)越高，由于Ni2+和Fe2+所帶電荷一樣，Ni2+的離子半徑小于Fe2+的離子半徑，所以熔點(diǎn)是NiO>FeO；

答案為：>；相同電荷的離子，半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，晶格能就越大，熔點(diǎn)就越高。

(3)①陰離子C1O4-的價層電子對數(shù)=4+=4，沒有孤電子對，所以其空間構(gòu)型為正四面體；

答案為：正四面體；

②由圖可知，與中心Cr形成的配位數(shù)為6；N元素提供孤電子對，Cr提供空軌道，所以N與中心原子形成的化學(xué)鍵稱為配位鍵；

答案為：6；配位鍵；

③由H2NCH2CH2NH2可知，C周圍形成了4個單鍵，即價層電子對數(shù)為4，碳原子的雜化方式為sp3；元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大，同一周期元素，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)增大而增大，非金屬性強(qiáng)弱順序是N＞C＞H，所以C、N、H的電負(fù)性關(guān)系為：N＞C＞H；

答案為：sp3，N＞C＞H；

(4)該晶胞中，As原子個數(shù)=4×=2、Sm原子個數(shù)=4×=2、Fe原子個數(shù)=1+4×=2、F-和O2-離子總數(shù)=8×+2×=2，則該晶胞中As、Sm、Fe原子數(shù)目與F-和O2-離子總數(shù)個數(shù)之比=2：2：2：2=1：1：1：1，如果F-個數(shù)為x，則O2-個數(shù)為1-x，所以該化合物化學(xué)式為SmFeAsO1-xFx；該晶胞體積V=（a×10-10×b×10-10×c×10-10）cm3=abc×10-30cm3，晶體密度ρ===g/cm3=g/cm3；圖1中原子1的坐標(biāo)為(，，)，則原子2在x、y、z軸上的投影分別為0、0、，所以原子2的坐標(biāo)為(0，0，)；

答案為：SmFeAsO1-xFx，，(0，0，)。