Question

【題目】2017年4月26日，中田首艘國產航母在大連正式下水，標志著我國自主設計航空母艦取得重大階段性成果。請回答下列問題：

(1)航母用鋼可由低硅生鐵冶煉而成。

①硅原子L能層的電子分布圖為____________________；

②Fe3+比Fe2+穩(wěn)定的原因是_____________________；

③鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]溶液可以檢驗Fe2+。1 mol CN-中含有π鍵的數為_________，與CN-互為等電子體的分子有__________(寫出一種)，鐵氰化鉀晶體中各種微粒間相互作用不包括_______________；

a. 離子鍵 b. 共價鍵 c.配位鍵 d. 金屬鍵 e. 氫鍵 f. 范德華力

(2)航母螺旋槳主要用銅合金制造。含銅廢液可以利用銅萃取劑M，通過如下反應實現銅離子的富集，進行回收。

①M所含元素的電負性由大到小的順序為__________(用元素符號表示)；

②X中采用sp3雜化的非金屬原子有___________(填寫元素名稱)，采用sp3雜化的原子有__________個；

(3)Fe3O4是Fe3+、Fe2+、O2-通過離子鍵而組成的復雜離子晶體。O2-的重復排列方式如圖所示，已知該晶體的晶胞參數為a nm，密度為b g/cm3，則NA=__________mol-1。(列出含a、b的計算式)

(白球表示O2-)

Answer 1

【答案】 Fe3+價層電子排布式為3d5，處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài) 2NA CO def O＞N＞C＞H C、O 9

【解析】

(1)①Si元素原子序數為14，核外電子排布式為1s22s22p63s23p2，可知其L能層有2個s電子，6個p電子，電子分布圖為；

②Fe是26號元素，Fe原子失去最外層的2個4s電子變?yōu)?/span>Fe2+，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，價層電子排布式為3d6，當Fe2+再失去1個3d電子時，價層電子排布式變?yōu)?/span>3d5，處于d軌道的半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，所以Fe3+比Fe2+穩(wěn)定；

③CN-中C、N原子間通過三鍵結合，其中含有1個σ鍵，2個π鍵，則1 mol CN-中含有π鍵的數為2NA；由于等電子體中原子總數相等，價電子總數也相等，所以與CN-互為等電子體的分子是CO；鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]為離子晶體，含有離子鍵，在絡離子[Fe(CN)6]3-中，中心Fe3+與配位體之間通過配位鍵結合，在配位體CN-中含有共價鍵，化合物中不含有金屬鍵、氫鍵、范德華力，故合理選項是def；

(2)①根據M結構簡式可知其中含有C、H、O、N四種元素，由于同一周期元素的電負性隨原子序數的增大而增大，則O＞N＞C，H元素的非金屬性最弱，其電負性最小，故這四種元素的電負性由大到小的順序為：O＞N＞C＞H；

②根據X示意圖可知烴基-C8H17中的8個C原子及羥基-OH原子采用sp3雜化，而N原子形成C、N雙鍵，采用sp2雜化，所以X中采用sp3雜化的非金屬原子有C、O，采用sp3雜化的原子數目由8+1=9；

(3)根據O2-排布圖示可將Fe3O4變?yōu)槿鐖D所示結構：

其中Fe2+離子處于晶胞的頂點、面心以及A位置立方體的體心。O2-位于A、B小立方體的內部，每個小立方體內部各有4個O2-。Fe3+離子處于晶胞B位置小立方體內部，每個B中含有4個Fe3+，晶胞中Fe2+離子數目=4+8×+6×=8，Fe3+離子數目=4×4=16，O2-離子數目=4×8=32，故晶胞中Fe2+、Fe3+、O2-的個數比為8：16：32，晶胞相當于有8個“Fe3O4”，晶胞質量m=8×g，該晶體的晶胞參數為a nm，密度為b g/cm3，所以b= =，故NA=。