Question

【題目】釹鐵硼永磁合金因其具有優(yōu)異的磁性能而被稱(chēng)為“磁王”，釹鐵硼永磁合金中含有鐵、硼及大量的稀土元素釹。

（1）基態(tài)鐵原子的價(jià)層電子排布圖為___________________，鐵元素所在周期第一電離能最大的主族元素是________(填元素符號(hào))；已知基態(tài)釹(Nd)原子的價(jià)層電子排布式為4f46s2，則基態(tài)釹原子核外共有__________種類(lèi)型的能級(jí)分布。

（2）硼與氫能形成類(lèi)似于烴的一系列分子，如B2H6、B3H9、B4H10等。

①B2H6、B3H9、B4H10三種物質(zhì)的沸點(diǎn)由低到高的順序?yàn)?/span>__________________________；

②乙硼烷的結(jié)構(gòu)式可表示為（）已知反應(yīng)B2H6+3O2B2O3+2H2O中被氧化的元素是氫元系，則H、B、O三種元素電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/span>___________________；B2H6分子中有4個(gè)σ鍵、2個(gè)相同的大π鍵(多原子間共用多個(gè)電子形成的一種共價(jià)鍵)，則構(gòu)成一個(gè)大π鍵的原子、電子數(shù)目分別為__________________________。

（3）硼酸分子中含有三個(gè)“-OH”，易溶于水，其易溶于水的主要原因是_________________。

（4）圖1是三氧化二硼的一種球根模型圖， 則硼原子、氧原子的雜化軌道類(lèi)型分別為_____________。

（5）鐵元素與氮元素也能形成種磁性材料，其晶胞如圖2所示，該磁性材料的化學(xué)式為__________；若該晶體的密度為p，鐵原子、氮原子的半徑分別為r(Fe)pm，r(N)pm，則該晶胞的空間利用率為_______（設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA）。

Answer 1

【答案】 Br 4 B2H6<B3H9<B4H10 O>H>B 硼酸分子能與水分子間形成氫鍵 sp2 sp3 Fe4N

【解析】分析：（1）根據(jù)鐵的價(jià)電子層為3d64s2,由泡利原理和洪特規(guī)則確定價(jià)層電子排布圖；在同一周期中自左向右第一電離能有增大的趨勢(shì)，Br在第四周期主族元素最右面，由此可確定；基態(tài)釹原子核外有s、p、d、f共4種類(lèi)型的能級(jí)分布。（2）①分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，沸點(diǎn)越高；②非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大；（3）氫鍵影響物質(zhì)的溶解性；以此分析；（4）通過(guò)分析成鍵電子對(duì)和孤電子對(duì)數(shù)來(lái)確定雜化類(lèi)型；（5）利用均攤法確定化學(xué)式，利用密度，求出一個(gè)晶胞的體積，一個(gè)晶胞中含有的所有原子體積之和與一個(gè)晶胞體積的百分比就是該晶胞的空間利用率。

詳解：（1）鐵的原子序數(shù)為26，價(jià)電子數(shù)為26-18=8，所以?xún)r(jià)電子層為3d64s2,由泡利原理和洪特規(guī)則知，鐵原子的價(jià)層電子排布圖為；在同一周期中自左向右第一電離能有增大的趨勢(shì)，鐵元素所在周期為第四周期，第一電離能最大的主族元素是Br；基態(tài)釹(Nd)原子的價(jià)層電子排布式為4f46s2，則基態(tài)釹原子核外有s、p、d、f共4種類(lèi)型的能級(jí)分布。因此，本題正確答案為： ； Br； 4

（2）①B2H6、B3H9、B4H10三種物質(zhì)均為分子晶體，沸騰時(shí)都破壞分子間作用力，相對(duì)分子質(zhì)量Mr(B4H10)>Mr(B3H9)>Mr(B2H6)，所以分子間作用力從B2H6到B4H10依次增大，沸點(diǎn)從B2H6到B4H10依次升高，所以B2H6<B3H9<B4H10。

②根據(jù)反應(yīng)B2H6+3O2B2O3+2H2O中被氧化的元素是氫元素，B2H6中B的化合價(jià)沒(méi)變和B2O3中B的化合價(jià)相同為+3價(jià)，則H的化合價(jià)為-1價(jià)，從而判斷H、B、O三種元素的非金屬性O(shè)>H>B，非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大，所以H、B、O三種元素電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镺>H>B；B2H6共有12個(gè)價(jià)電子，形成4個(gè)σ鍵用去8個(gè)電子，還有4個(gè)電子形成2個(gè)相同的大π鍵，則構(gòu)成一個(gè)大π鍵的原子、電子數(shù)目分別為4和2。

（3）硼酸分子中含有三個(gè)“-OH”，容易和水分子形成氫鍵，所以易溶于水的主要原因是硼酸分子能與水分子間形成氫鍵。

（4）從圖1可知， 硼原子形成3個(gè)σ鍵，無(wú)孤對(duì)電子，所以為sp2 雜化；氧原子形成2個(gè)σ鍵，有兩對(duì)孤對(duì)電子，所以為sp3 雜化，因此，本題正確答案為：sp2 ； sp3；

（5）從晶胞圖知，一個(gè)晶胞中含有Fe原子=8+6=4，含有N原子=1（體心），所以該磁性材料的化學(xué)式為Fe4N；一個(gè)晶胞的質(zhì)量=g=g,根據(jù)=,得一個(gè)晶胞的體積==，4個(gè)鐵原子的體積=4×r3(Fe)×10-30cm3、1個(gè)氮原子的體積=4×r3(N)×10-30cm3，，則該晶胞的空間利用率=(4個(gè)鐵原子的體積+1個(gè)氮原子的體積)/一個(gè)晶胞的體積×100%=。