Question

【題目】鐵和鈷是重要的過渡元素。

(1)鈷位于元素周期表中第___族，基態(tài)鈷原子中未成對(duì)電子的個(gè)數(shù)為_____。

(2)[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3的名稱是三硝酸六尿素合鐵(Ⅲ)，是一種重要的配合物。該化合物中中心離子Fe3+的核外價(jià)電子排布式為___；尿素分子中氮原子的雜化方式是___，尿素中所含非金屬元素的電負(fù)性由大到小的順序是___。

(3)Co(NH3)5BrSO4可形成兩種結(jié)構(gòu)的鈷的配合物，已知Co3+的配位數(shù)是6，為確定鈷的配合物的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)對(duì)兩種配合物進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

在第一種配合物溶液中加硝酸銀溶液產(chǎn)生白色沉淀。

在第二種配合物溶液中加入硝酸銀溶液產(chǎn)生淡黃色沉淀，則第二種配合物的配體為_____。

(4)離子化合物CaC2的一種晶體結(jié)構(gòu)如圖1所示，從鈣離子看，屬于____堆積，其配位數(shù)是_____；一個(gè)晶胞中平均含有的π鍵的個(gè)數(shù)為_____。

(5)科學(xué)研究結(jié)果表明。碳的氧化物CO2能夠與H2O借助于太陽能制備HCOOH，其反應(yīng)原理如下：2CO2+2H2O=2HCOOH+O2，則生成的HCOOH分子中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比是____。

(6)奧氏體是碳溶解在γ-Fe中形成的一種間隙固溶體，無磁性，其晶胞如圖2所示，則該物質(zhì)的化學(xué)式為______，若晶體密度為ρg/cm3，則晶胞中最近的兩個(gè)碳原子的距離為_____pm(阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示，寫出計(jì)算式即可)。

Answer 1

【答案】Ⅷ 3 3d5 sp3 O>N>C>H SO42-、NH3 面心立方最密 6 4 4：1 FeC

【解析】

(1)Co是27號(hào)元素，處于周期表中第四周期第Ⅷ族，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2；

(2)Fe的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，原子形成陽離子先失去高能層中電子，同一能層先失去高能級(jí)電子；分子中C原子形成3個(gè)σ鍵，沒有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為3；同周期主族元素隨原子序數(shù)增大電負(fù)性增大，C、N、O在它們的氫化物中均表現(xiàn)負(fù)化合價(jià)，說明它們的電負(fù)性都比H元素的大；

(3)在第一種配合物溶液中加硝酸銀溶液產(chǎn)生白色沉淀，說明外界為SO42-，Br-為配體，在第二種配合物溶液中加入硝酸銀溶液產(chǎn)生淡黃色沉淀，說明Br-為外界，而SO42-為配體；

(4)鈣離子處于頂點(diǎn)、面心位置，鈣離子為心立方最密堆積；以頂點(diǎn)鈣離子研究，與之最近的C22-處于棱中間，且關(guān)于頂點(diǎn)鈣離子對(duì)稱；均攤法計(jì)算晶胞中C22-數(shù)目，每個(gè)C22-含有1個(gè)σ鍵；

(5)HCOOH分子結(jié)構(gòu)式為，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵；

(6)Fe原子處于頂點(diǎn)、面心，碳原子處于體心、棱中心，均攤法計(jì)算Fe、C原子數(shù)目確定化學(xué)式；晶胞中最近的兩個(gè)碳原子的距離為同一頂點(diǎn)的2條棱中心2個(gè)碳原子的距離。

(1)Co是27號(hào)元素，處于周期表中第四周期第Ⅷ族，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2，基態(tài)鈷原子中3d軌道有3個(gè)未成對(duì)電子；

(2)Fe的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，Fe3+的核外價(jià)電子排布式為3d5；分子中C原子形成3個(gè)σ鍵，沒有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為3，碳原子雜化方式為sp3；同周期主族元素隨原子序數(shù)增大電負(fù)性增大，C、N、O在它們的氫化物中均表現(xiàn)負(fù)化合價(jià)，說明它們的電負(fù)性都比H元素的大，電負(fù)性為：O＞N＞C＞H；

(3)在第一種配合物溶液中加硝酸銀溶液產(chǎn)生白色沉淀，說明外界為SO42-，Br-為配體，在第二種配合物溶液中加入硝酸銀溶液產(chǎn)生淡黃色沉淀，說明Br-為外界，而SO42-為配體，還有5個(gè)NH3為配體；

(4)鈣離子處于頂點(diǎn)、面心位置，鈣離子為心立方最密堆積；以頂點(diǎn)鈣離子研究，與之最近的C22-處于棱中間，且關(guān)于頂點(diǎn)鈣離子對(duì)稱，鈣離子的配位數(shù)為6；晶胞中C22-數(shù)目=1+12×=4，每個(gè)C22-含有1個(gè)σ鍵，故一個(gè)晶胞含有的σ鍵平均有4個(gè)；

(5)HCOOH分子結(jié)構(gòu)式為，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，分子中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比是4：1；

(6)Fe原子處于頂點(diǎn)、面心，碳原子處于體心、棱中心，晶胞中Fe原子數(shù)目=6×+8×=4、C原子數(shù)目=1+12×=4，Fe、C原子數(shù)目之比為1：1，故該晶體的化學(xué)式為：FeC。在其晶胞中，最近的兩個(gè)碳原子的距離為同一頂點(diǎn)的2條棱中心2個(gè)碳原子的距離，設(shè)晶胞中最近的兩個(gè)碳原子的距離為rpm，則晶胞棱長(zhǎng)=rpm，晶胞質(zhì)量=dg/cm3×(r×10-10cm)3=4×g，解得r=。