Question

【題目】翡翠是玉石中的一種,其主要成分為硅酸鋁鈉-NaAl(Si2O6),常含微量 Cr、Ni、Mn、Mg、Fe 等元素。回答下列問題:

（1）基態 Cr 原子的電子排布式為__________,Fe 位于元素周期表的__________區。

（2）NaAl(Si2O6)中四種元素的第一電離能由小到大的順序是__________。

（3）鈣和鐵都是第四周期元素,且原子的最外層電子數相同,但為什么鐵的熔沸點遠高于鈣?說明理由__________。

（4）已知:3K4Fe(CN)6 12KCN+Fe3C+3C+(CN)2↑+2N2↑，(CN)2 分子中σ鍵與π鍵的數目比n(σ)∶n(π)=___________。

（5）在硅酸鹽中存在 SiO44－結構單元,其中 Si 原子的雜化軌道類型為__________。

（6）鐵觸媒是合成氨反應的催化劑,其表面存在氮原子。氮原子在鐵表面上的單層附著的局部示意圖如圖 1 所示,則鐵表面上氮原子與鐵原子的數目比為__________。

（7）鐵鎂合金是目前已發現的儲氫密度最高的儲氫材料之一,其晶胞結構如圖 2 所示。若該晶體儲氫時,H2 分子在晶胞的體心和棱的中心位置,距離最近的兩個H2 分子之間距離為 anm,則鐵鎂合金的密度為__________(列出計算表達式,NA 為阿伏加德羅常數的數值)g·cm-3。

Answer 1

【答案】[Ar]3d54s1 d Na<Al<Si<O Fe的核電荷數較大,原子核對核外電子的引力較大,故Fe的原子半徑小于Ca,Fe的金屬鍵強于Ca 3∶4 sp3 1∶2

【解析】

（1）該原子核外有24個電子，根據構造原理書寫其核外電子排布式；Fe元素位于第四周期第VIII族，屬于d區；

（2）硅酸鹽表示為氧化物時書寫順序是：活潑金屬氧化物、較活潑金屬氧化物、二氧化硅、水；同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，同一主族元素，其第一電離能隨著原子序數增大而減小；

（3）金屬晶體中熔沸點與金屬鍵成正比，金屬鍵與原子半徑成反比，與電荷成正比；

（4）(CN)2分子結構式為N≡CC≡N，共價單鍵為σ鍵、共價三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵；

（5）硅酸鹽中的硅酸根SiO44-為正四面體結構，中心原子Si原子采取了sp3雜化方式；

（6）根據圖知，每個N原子周圍有4個Fe原子，每個Fe原子周圍有2個N原子，據此判斷鐵表面上N原子和Fe原子個數之比；

（7）根據均攤法進行計算。

(1)該原子核外有24個電子，根據構造原理書寫其核外電子排布式為[Ar]3d54s1；Fe元素位于第四周期第VIII族，屬于d區；

故答案為：[Ar]3d54s1；d；

(2)同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，同一主族元素，其第一電離能隨著原子序數增大而減小，所以其第一電離能從小到大順序是Na<Al<Si<O；

故答案為： Na<Al<Si<O；

(3)金屬晶體中熔沸點與金屬鍵成正比，金屬鍵與原子半徑成反比，與電荷成正比，Fe的核電荷數較大，核對電子的引力較大，故Fe的原子半徑小于Ca，Fe的金屬鍵強于Ca，則Fe的熔沸點大于Ca；

故答案為：Fe的核電荷數較大，核對電子的引力較大，故Fe的原子半徑小于Ca，Fe的金屬鍵強于Ca；

(4)(CN)2分子結構式為N≡CC≡N，共價單鍵為σ鍵、共價三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵，該分子中含有3個σ鍵、4個π鍵，所以(CN)2分子中σ鍵與π鍵的數目比n(σ)：n(π)＝3:4；

故答案為：3:4；

(5)硅酸鹽中的硅酸根SiO44-為正四面體結構，所以中心原子Si原子采取了sp3雜化方式；

故答案是：sp3；

(6)根據圖知，每個N原子周圍有4個Fe原子，每個Fe原子周圍有2個N原子，據此判斷鐵表面上N原子和Fe原子個數之比：2:4＝1:2；

故答案為：1:2；

（7）該晶胞中Fe原子個數=8×+6×=4，Mg原子個數是8，H2分子在晶胞的體心和棱的中心位置，則H2分子個數=1+=4，所以其化學式為Mg2Fe，距離最近的兩個H2分子之間距離為anm，則棱長=2× anm=√2anm=(√2a×10-7）cm；晶胞體積=[(√2a×10-7）cm]3，晶體密度=×4=×4=；

故答案為：。