Question

【題目】[化學—選修3物質結構與性質]

鐵氧體是一種磁性材料，具有廣泛的應用。

（1）基態鐵原子的核外電子排布為[Ar] 。

（2）工業制備鐵氧體使用水解法，制備時常加入尿素[CO(NH2)2]、醋酸鈉等堿性物質。尿素分子中四種不同元素的電負性由大至小的順序是 ；醋酸鈉中碳原子的雜化類型是 。

（3）工業制備鐵氧體也可使用沉淀法，制備時常加入氨(NH3)、聯氨(N2H4)等弱堿。比較下表中氨(NH3)、聯氨(N2H4)的熔、沸點，解釋其高低的主要原因 。

（4）上圖是從鐵氧體離子晶體Fe3O4中，取出的能體現其晶體結構的一個立方體，則晶體中的氧離子是否構成了面心立方最密堆積 (填“是”或“否”)，該立方體是不是Fe3O4的晶胞 (填“是”或“否”)，立方體中三價鐵離子處于氧離子圍成的 空隙(填空間結構)。

（5）解釋Fe3O4晶體能導電的原因 ，根據上圖計算晶體的密度 gcm3。(圖中a=0.42nm，計算結果保留兩位有效數字)

Answer 1

【答案】（1） 3d64s2(2分)

（2）O＞N＞C＞H (2分) sp3雜化、sp2雜化(2分)

（3）聯氨分子間形成的氫鍵數目多于氨分子間形成的氫鍵(2分)

（4）是(1分) 否(1分) 正八面體 (1分)

（5）電子可在兩種不同價態的鐵離子間快速發生轉移 (2分) 5.2 (2分)

【解析】（1）鐵原子的核電荷數為26，基態鐵原子核外電子排布為[Ar]3d64s2。

（2）尿素中的四種元素分別為C、N、O、H，其非金屬性強弱可判斷電負性為：O＞N＞C＞H；醋酸鈉中的甲基碳原子可以與甲烷類比，應為sp3雜化，碳氧雙鍵碳原子可以與醛基類比，應為sp2雜化。

（3）氨分子中氮原子可與相鄰氨分子中的氫原子形成氫鍵，同理聯氨分子間也能形成氫鍵，且N2H4分子中有2個氮原子，則分子間氫鍵更多，這就是造成其熔、沸點比氨高的主要原因，當然聯氨的相對分子質量比氨的大也會使得聯氨分子間的范得華力比氨分子的大，熔、沸點升高。

（4）立方體中12條棱的中點和體心位置各有1個氧離子，該堆積方式屬于面心立方最密堆積；晶胞復制平移后能與原晶胞無隙并置，該立方體不具有此性質，所以不是Fe3O4的晶胞；立方體中Fe3+處于氧離子圍成的正八面體的空隙內。

（5）晶體中的陰陽離子不能自由移動，則導電的粒子應為電子，電子可在鐵的兩種氧化態間發生快速轉移，在電場作用下電子定向移動，所以Fe3O4具有導電性。觀察立方體發現，立方體的12條棱的中點和體心位置各有1個氧離子，則該立方體擁有的氧離子數為：1+12×=4；4個互不相鄰的頂點和3個面的面心各有1個Fe3+，則鐵離子數為4×+3×=2；1個小立方體的中心有1個Fe2+，因此該立方體擁有1個“Fe3O4”粒子，故晶體的密度為 。