Question

【題目】鐵酸鋅(ZnFe2O4)是對(duì)可見光敏感的半導(dǎo)體催化劑，其實(shí)驗(yàn)室制備原理為：

①ZnSO4+2FeSO4+3Na2C2O4+6H2OZnFe2(C2O4)3·6H2O↓+3Na2SO4

②ZnFe2(C2O4)3·6H2O ZnFe2O4+2CO2 ↑+4CO↑+6H2O

回答下列問題:

(1)基態(tài) Fe2+的價(jià)層電子排布圖為___________.

(2)電離能大小比較：I1(Zn)___________ I1(Cu)，I2(Zn)___________ I2 (Cu) (填“>”“<”或“=”)。

(3)Na2SO4 中陰離子的空間構(gòu)型是___________，該離子中 S 的雜化類型是_____。

(4)CO和N2的分子結(jié)構(gòu)相似，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，VLCO2和CO的混合氣體中含鍵的物質(zhì)的量為___________。與CO2互為等電子體的離子有____________(寫一種即可)。

(5)ZnCl2、ZnBr2、ZnI2 的熔點(diǎn)依次為283℃、394℃、446℃，其主要原因是___________。

(6)鐵和碳組成的某種晶體的晶胞如圖所示。面心上鐵原子相連構(gòu)成正八面體。

已知該晶體的密度為 dg·cm-3，NA 是阿伏加德羅常數(shù)的值。

①該晶體中Fe、C原子的最簡(jiǎn)比為___________。

②該晶胞中相鄰兩個(gè)面心上鐵原子最近的核間距離 D=___________nm(只列計(jì)算式)。

Answer 1

【答案】 > < 正四面體 sp3 mol N3-(或NO2+、SCN-等) 它們都形成分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力依次增大，所以熔點(diǎn)依次升高 1:1

【解析】

(1)基態(tài) Fe2+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，由此可確定Fe2+的價(jià)層電子排布圖；

(2)Zn的價(jià)電子排布式為3d104s2，Cu的價(jià)電子排布式為3d104s1，從半滿、全滿時(shí)能量低，第一電離能高進(jìn)行電離能大小比較；

(3)Na2SO4中陰離子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，由此確定空間構(gòu)型和該離子中 S 的雜化類型；

(4) CO2和CO的分子內(nèi)都含有2個(gè)鍵，尋找CO2互為等電子體的離子時(shí)，可將C、O進(jìn)行相近原子的替換，電子的差異可用帶電荷代替；

(5)ZnCl2、ZnBr2、ZnI2 若為離子晶體，則與熔點(diǎn)關(guān)系不相符，所以應(yīng)形成分子晶體；

(6)①采用均攤法，計(jì)算該晶體中Fe、C原子的最簡(jiǎn)比；

②先求出晶胞中所含有的Fe、C原子數(shù)，然后利用密度求體積，進(jìn)而求出晶胞的邊長(zhǎng)，最后可利用小三角形，計(jì)算該晶胞中相鄰兩個(gè)面心上鐵原子最近的核間距離 D。

(1)基態(tài) Fe2+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，則基態(tài) Fe2+的價(jià)層電子排布圖為，答案為：；

(2) Zn的價(jià)電子排布式為3d104s2，Cu的價(jià)電子排布式為3d104s1，則Zn的4s能級(jí)全充滿，電子的能量低，失電子所需能量高，而Cu的4s能級(jí)半充滿，則電離能：I1(Zn)>I1(Cu)，Zn+的價(jià)電子排布式為3d104s1，Cu+的價(jià)電子排布式為3d10，則Cu+的3d能級(jí)全充滿，失電子所需能量高，所以I2(Zn)< I2 (Cu)，答案為：>；<；

(3) Na2SO4中SO42-的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，則SO42-的空間構(gòu)型是正四面體，該離子中 S 的雜化類型是sp3，答案為：正四面體；sp3；

(4) CO2和CO的分子內(nèi)都含有2個(gè)鍵，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，VLCO2和CO的混合氣體中含鍵的物質(zhì)的量為=mol。依據(jù)就近原則，與CO2互為等電子體的離子有N3-(或NO2+、SCN-等)，答案為：mol；N3-(或NO2+、SCN-等)；

(5)從ZnCl2、ZnBr2、ZnI2 的熔點(diǎn)看，三者應(yīng)形成分子晶體，其主要原因是它們都形成分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力依次增大，所以熔點(diǎn)依次升高，答案為：它們都形成分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力依次增大，所以熔點(diǎn)依次升高；

(6)①利用均攤法，該晶胞中含Fe原子數(shù)為8×+6×=4，含C原子數(shù)為12×+1=4，該晶體中Fe、C原子的最簡(jiǎn)比為4:4=1:1，答案為：1:1；

②設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為a，則a3=,a=nm，該晶胞中相鄰兩個(gè)面心上鐵原子最近的核間距離 D=×= nm，答案為：。