Question

【題目】因瓦合金是鐵和鎳的合金，由于其膨脹系數極小，又稱不變合金，適合做測量元件。回答下列問題：

(1)基態鎳原子的價電子軌道表達式為_______;鐵的基態原子核外未成對電子數為_______個。

(2)在稀氨水介質中，Ni2+與丁二酮肟(分子式為C4H8N2O2)反應可生成鮮紅色沉淀,其分子結構如下圖所示,該結構中碳原子的雜化方式為_______；已知丁二酮肟分子結構中C-C鍵與N-O鍵的鍵長和鍵能數據如下表所示,請從原子結構角度解釋N-O鍵的鍵能小于C-C鍵：_______。

化學鍵	鍵長 (10-12m)	鍵能 (kJ/mol)
C-C	154	332
N-O	146	230

(3)鐵、鎳易與CO作用形成羰基配合物Fe(CO)5、N(CO)4。1個Fe(CO)5分子中含有σ鍵數目為_______;已知Ni(CO)4分子為正四面體構型，下列溶劑能夠溶解Ni(CO)4的是_______(填寫字母)。

A．四氯化碳 B．苯 C．水 D．液氨

(4)鎳晶胞為面心立方,其中鎳原子的配位數為_______。氯化亞鐵的熔點為674℃,而氯化鐵的熔點僅為282℃，二者熔點存在差異的原因是_______。

(5)Fe3O4晶體中,O2-的重復排列方式如右圖所示,該排列方式中存在著由如1、3、6、7的O2-圍成的正四面體空隙和3、6、7、8、9、12的O2-圍成的正八面體空隙。Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面體空隙中,另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面體空隙中,則Fe3O4晶體中，正四面體空隙數與O2-數之比為_______。Fe3O4晶胞中有8個圖示結構單元,晶體密度為5.18g/cm3,則該晶胞參數a=_______cm(寫出計算表達式即可)。

Answer 1

【答案】 4 sp2、sp3 C-C鍵中的C原子無孤電子對，而N-O鍵中的N、O原子均有孤電子對，且N-O鍵鍵長短，N、O原子孤電子對之間的相互排斥導致N-O鍵的鍵能小于C-C鍵 10 A、B 12 氯化亞鐵為離子晶體，熔化時需要破壞離子鍵；而氯化鐵為分子晶體，熔化時需要破壞分子間作用力 2∶1

【解析】 試題分析：(1)鎳是28號元素，基態鎳原子的價電子排布式為3d84s2，故價電子軌道表達式為；鐵的基態價電子排布式為3d64s2，故其原子核外未成對電子數為4個。

(2)在稀氨水介質中，Ni2+與丁二酮肟(分子式為C4H8N2O2)反應可生成鮮紅色沉淀，由其分子結構示意圖可知，該結構中碳原子的成鍵情況有兩種，一種是形成4個單鍵的，另一種形成2個單鍵和1個雙鍵，故碳原子的雜化方式為sp2、sp3；由表中丁二酮肟分子結構中C-C鍵與N-O鍵的鍵長和鍵能數據可知，C-C鍵的鍵長和鍵能都比N-O鍵的大, 因為C-C鍵中的C原子無孤電子對，而N-O鍵中的N、O原子均有孤電子對，且N-O鍵鍵長短，N、O原子孤電子對之間的相互排斥導致N-O鍵的鍵能小于C-C鍵。

(3) 1個Fe(CO)5分子中含有5個配位鍵和5個碳氧叁鍵，每個叁鍵中有1個σ鍵和2個π鍵，故其σ鍵數目為10;已知Ni(CO)4分子為正四面體構型，則其為非極性分子。所列溶劑中，四氯化碳和苯也是非極性分子，水和液氨是極性分子。根據相似相溶原理可知，能夠溶解Ni(CO)4的是A、B。

(4) 面心立方是最密堆積，其結構粒子的配位數為12。鎳晶胞為面心立方,故其中鎳原子的配位數為12。氯化亞鐵的熔點為674℃,而氯化鐵的熔點僅為282℃，二者熔點存在差異的原因是氯化亞鐵為離子晶體，離子晶體具有較高的晶格能，熔化時需要破壞離子鍵；而氯化鐵為分子晶體，熔化時只需要破壞分子間作用力。

(5)由Fe3O4晶體的結構示意圖可知，位于該結構單元的8個頂點和6個面心，故該結構單元中共有4個O2-。該結構單元中有8個正四面體空隙，所以，Fe3O4晶體中，正四面體空隙數與O2-數之比為2∶1。Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面體空隙中,另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面體空隙中，所以，該結構單元中有一個Fe3O4。又知Fe3O4晶胞中有8個圖示結構單元，則共有8個Fe3O4。1mol此晶胞的質量為、體積為，由于晶體密度為5.18g/cm3, 則該晶胞的晶胞參數a=cm。