Question

【題目】Fe與Si形成的合金及鐵的配合物用途非常廣泛，回答下列問題：

(1)基態Fe2+核外價電子排布式為________；在基態Si原子中，核外存在_____對自旋方向相反的電子。

(2)Fe78Si9B13是一種非晶合金，可通過________方法區分晶體和非晶體。

(3)硅烯是一種具有石墨烯結構的新型二維材料，二硅烯Si2H4分子的幾何構型為____，依據電子云的重疊方式可知其所含共價鍵類型是________。

(4)配合物[Fe(Htrz)3](ClO4) 2 (Htrz為，1，2，4-三氮唑)

①與Fe2+形成配位鍵的原子是_______；已知分子中的大鍵可用 符號表示，其中m代表參與形成大鍵的原子數，n代表參與形成大鍵的電子數，則配體中的大鍵應表示為_____

②1，2，4-三氮唑的沸點為260 ℃，環戊二烯()的沸點為42.5 ℃，前者的沸點比后者大得多，其原因是_____ 。

(5)砷化鎳晶胞的結構如下圖所示，1個砷化鎳晶胞中含________個As；若六棱柱底邊邊長為a cm，高為c cm，阿伏加德羅數的值為NA，則砷化鎳的密度為____g/cm3。

Answer 1

【答案】3d6 6 X射線衍射 平面形 鍵和鍵 N 1，2，4三氮唑分子間可形成氫鍵 6

【解析】

(1) Fe2+是Fe原子失去最外層的2個電子形成的，根據構造原理可得基態Fe2+核外價電子排布式；先寫出Si的核外電子排布式，根據一個原子軌道上最多容納2個自旋方向相反的電子，結合各種軌道的數目，判斷基態Si原子核外存在的自旋方向相反的電子對數；

(2)用X射線衍射實驗區分晶體和非晶體；

(3)結合乙烯平面結構分析；非金屬元素的原子之間通過共價鍵結合，根據原子之間形成的共價鍵數目判斷共價鍵類型；

(4)①在配位鍵形成時，中心原子提供空軌道，配位體的原子提供孤電子對；根據配位體的結構確定其表示方法；

②分子之間形成氫鍵可增加分子之間的吸引作用；

(5)用均攤方法計算一個晶胞中含有的As、Ni原子數目，再利用密度計算公式計算晶胞密度。

(1)Fe是26號元素，基態Fe原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，價層電子排布式是3d64s2，Fe原子失去最外層2個4s電子得到Fe2+，故基態Fe2+核外價電子排布式為3d6；Si是14號元素，基態Si原子中核外電子排布式是1s22s22p63s23p2，由于s軌道數目是1，p軌道數目是3，在一個原子軌道上最多容納2個自旋方向相反的電子，且原子盡可能成單排列，而且自旋方向相同，這樣原子的能量最低，處于穩定狀態，則基態Si原子的核外存在的自旋方向相反的電子對數為6對；

(2)區分晶體與非晶體的方法是使用X射線衍射；

(3)C、Si是同一主族的元素，形成的化合物結構相似，由于CH2=CH2是平面結構，可推知二硅烯Si2H4分子也是平面結構，其結構簡式是SiH2=SiH2；在物質分子中的共價單鍵都是鍵，共價雙鍵中一個是鍵，一個是鍵，故二硅烯中所含共價鍵類型是鍵和鍵；

(4)①在配合物[Fe(Htrz)3](ClO4)2中，Fe2+提供空軌道，配位體的N原子上含有孤電子對，因此在形成配位化合物時與Fe2+形成配位鍵的原子是N原子；在配位體中，參與形成大π鍵的原子數是5，參與形成大π鍵的電子數是6，所以可表示為；

②1，2，4-三氮唑的沸點為260 ℃，而環戊二烯()的沸點為42.5 ℃，前者的沸點比后者大得多，是由于在1，2，4-三氮唑的分子中 N原子非金屬性強，原子半徑小，不同的分子之間形成了氫鍵，增加了分子之間的吸引作用，而在環戊二烯分子之間無氫鍵，因此前者熔沸點比后者高；

(5)根據圖示可知As原子位于兩個底面面心上各有1個，位于六棱柱12個頂點上個1個，在體內有3個，則該晶胞中含有的As原子數目為×12+×2+3=6；晶胞中含有的Ni原子數目為6個，則晶胞質量m=g，若六棱柱底邊邊長為a cm，高為c cm，則晶胞體積為V=6×a2c cm3，所以該晶胞的密度ρ= g/cm3。