Question

【題目】鐵、鈷、鎳及化合物在機(jī)械制造、磁性材料、新型電池或高效催化劑等許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。請(qǐng)回答下列問題：

（1）基態(tài)Ni原子核外的最高能層符號(hào)是______，基態(tài)Ni2+最外層電子排布式為_______，未成對(duì)電子數(shù)為________________。

（2）[Co(NO)4]2–中各元素的第一電離能由小到大的順序?yàn)?/span>______（填元素符號(hào)），配體中N的雜化方式為______________。

（3）鐵的三種晶體的晶胞均為立方晶胞，三種晶體的晶胞如圖所示：

①上述三種晶體的晶胞中屬于體心立方晶胞的是______（填“α”“δ”或“γ”）-Fe。

②γ-Fe晶胞中鐵原子的配位數(shù)為_______________。

（4）一種含有Fe、Cu、S 三種元素的礦物的晶胞（如圖所示），屬于四方晶系（晶胞底面為正方形），晶胞中S原子位于內(nèi)部，Fe原子位于體心和晶胞表面，Cu原子位于晶胞表面。此礦物的化學(xué)式為_________。若晶胞的底面邊長(zhǎng)為Apm，高為C pm，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，則該晶體的密度為__________g/cm3（寫出表達(dá)式）。

（5）二茂鐵[(C5H5)2Fe]可用作火箭燃料添加劑、汽油抗爆劑。二茂鐵熔點(diǎn)172℃，沸點(diǎn)249℃，易升華，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，它屬于__________晶體。分子中的大π鍵可用符號(hào)表示，其m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)，環(huán)戊二烯負(fù)離子(C5H)結(jié)構(gòu)如圖所示，其中的大π鍵可以表示為_______。

Answer 1

【答案】N 3s23p63d8 2 Co、O、N sp2雜化 δ 12 FeCuS2（或CuFeS2） 或 分子

【解析】

（1）根據(jù)元素符號(hào)，判斷元素原子的核外電子數(shù)，根據(jù)構(gòu)造原理寫出該元素離子的最外層電子排布式。

（2）根據(jù)電離能的變化規(guī)律進(jìn)行判斷，但不要忘記特殊情況。

（3）分析晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)合常見的晶體結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行分析判斷。

（4）利用均攤法計(jì)算晶胞擁有的粒子數(shù)目，根據(jù)公式求算晶胞的密度。

（5）根據(jù)晶體的特征性質(zhì)判斷晶體類型。分析環(huán)戊二烯負(fù)離子，碳原子均與3個(gè)原子相鄰，故均取sp2雜化，雜化軌道互相重疊，形成分子的σ鍵，使所有原子處于同一個(gè)平面，每個(gè)碳原子還有一個(gè)未參與雜化的p軌道，垂直于分子平面，每個(gè)p軌道里有一個(gè)電子，再加上該體系帶有一個(gè)單位負(fù)電荷，具備了形成大π鍵的條件，據(jù)題意可表示出該符號(hào)。

（1）Ni是30號(hào)元素，核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d84s2，最高能層的符號(hào)為：N；基態(tài)失去最外層兩個(gè)電子變?yōu)?/span>Ni2+，基態(tài)Ni2+最外層電子排布式為：3s23p63d8；未成對(duì)電子數(shù)為2；答案為：N；3s23p63d8；2；

（2）一般情況下非金屬性越強(qiáng)第一電離能就越大，但由于N原子中最外層為半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，故第一電離能大于O，所以第一電離能由小到大的順序?yàn)椋?/span>Co、O、N；NO3-中價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，故為sp2雜化；答案為：Co、O、N；sp2雜化；

（3）①根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖，三種晶體的晶胞中屬于體心立方晶胞的是δ；答案為：δ；

②γ-Fe晶體晶胞類型為面心立方，位于頂點(diǎn)的Fe原子，被晶胞的三個(gè)平面共有，每個(gè)平面與其距離相等的Fe原子數(shù)目為4，則共有，故配位數(shù)為12；答案為：12；

（4）根據(jù)均攤法可知，1個(gè)晶胞中含Cu原子個(gè)數(shù)為：，Fe原子數(shù)為：，S原子數(shù)為：8，故此礦物的化學(xué)式為：FeCuS2（或CuFeS2）；晶胞體積為，1個(gè)晶胞的質(zhì)量為，則密度或，答案為：FeCuS2（或CuFeS2）；或；

（5）二茂鐵晶體熔沸點(diǎn)不高，易升華，易溶于有機(jī)溶劑，符合分子晶體特征，所以該晶體為分子晶體；由環(huán)戊二烯負(fù)離子(C5H5–)結(jié)構(gòu)圖可知，環(huán)戊二烯負(fù)離子，由兩個(gè)雙鍵和一個(gè)負(fù)電荷組成環(huán)狀共軛體系，π電子數(shù)是6，即形成5個(gè)碳原子、6個(gè)π電子的大π鍵，符號(hào)為；答案為：分子；。