Question

【題目】[化學-選修3:物質結構與性質]鐵氰化鉀，化學式為K3[Fe(CN)6]，主要應用于制藥、電鍍、造紙、鋼鐵生產等工業。其煅燒分解生成KCN、FeC2、N2、(CN)2等物質。

（1）基態K原子核外電子排布簡寫式為___________。 K3[Fe(CN)6]中所涉及的元素的基態原子核外未成對電子數最多的是_________，各元素的第一電離能由大到小的順序為_________。

（2）(CN)2分子中存在碳碳鍵，則分子中σ鍵與π鍵數目之比為_______。KCN與鹽酸作用可生成HCN，HCN的中心原子的雜化軌道類型為_________。

（3）CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5，該化合物熔點為253 K，沸點為為376 K，其固體屬于_____晶體。

（4）下圖是金屬單質常見的兩種堆積方式的晶胞模型。

①鐵采納的是a堆積方式.鐵原子的配位數為_____，該晶體中原子總體積占晶體體積的比值為____(用含π的最簡代數式表示)。

②常見的金屬鋁采納的是b堆積方式，鋁原子的半徑為r pm，則其晶體密度為_____g·cm-3(用含有r、NA的最簡代數式表示)。

Answer 1

【答案】 [Ar]4s1 Fe(鐵) N>C>Fe>K 3:4 sp 分子 8

【解析】（1）鉀(K)為19號元素，原子核外共有19個電子，由于3p和4s軌道能級交錯，第19個電子填入4s軌道而不填入3p軌道，基態K原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s1簡寫為：[Ar]4s1；Fe原子的基態電子排布式為：1s22s22p63s23p63d64s2，C原子的基態電子排布式為：1s22s22p2，N原子的基態電子排布式為：1s22s22p3，則K、Fe、C、N基態原子核外未成對電子數依次為：1、4、2、3，所以K3[Fe(CN)6]中所涉及的元素的基態原子核外未成對電子數最多的是Fe(鐵)。第一電離能是原子失去最外層的一個電子所需能量，第一電離能主要體現的是元素失電子的能力，C、N為非金屬元素都較難失電子，C、N同周期，N原子序數大于C，且N最外層2p能級容納3的電子，為半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能也高于同周期相鄰元素；K、Fe是金屬元素都較易失電子，且K比Fe活潑，故K的第一電離能小于Fe的第一電離能，綜上分析，各元素的第一電離能由大到小的順序為：N>C>Fe>K。

（2）(CN)2分子中存在碳碳鍵，結構式為NC-CN，共價單鍵是σ鍵，共價三鍵中含有2個π鍵1個σ鍵，則分子中σ鍵與π鍵數目之比為3:4。HCN的結構式為H-CN，所以碳為中心原子，形成4個共價鍵，沒有孤電子對，碳的價層電子對為2，sp雜化。

（3）Fe(CO)5的熔點為253K，沸點為376K，熔沸點比較低，屬于分子晶體。

（4）①鐵的a堆積方式為體心立方堆積，與一個鐵原子最近的鐵原子距離為立方體邊長的，這樣的原子有八個，所以鐵的配位數為8；如圖所示：，晶胞中鐵原子數為：8×+1×=2，體心立方晶胞中r= ，所以鐵原子總體積=2×=2×= ，晶胞體積=a3，則該晶體中原子總體積占晶體體積的比值為。

②②鋁的b堆積方式為面心立方堆積，晶胞中含有Al原子數為：8×+6×=4，則晶胞質量為： g；該晶胞結構側面可用如圖表示：，鋁原子半徑rpm=r×10-10cm，設晶胞邊長為acm，晶胞邊長a與鋁原子的半徑為r的關系為：2a2=(4r×10-10)2，解得a=r×10-10，所以晶胞體積為：(r×10-10)3cm3，根據密度=質量÷體積，則晶體密度為： g÷(r×10-10)3cm3=g·cm-3。