Question

【題目】我國化學(xué)家在“鐵基(氟摻雜鐠氧鐵砷化合物)高溫超導(dǎo)”材料研究上取得了重要成果，該研究項目榮獲2013年度“國家自然科學(xué)獎”一等獎。

（1）基態(tài)Fe2+的核外電子排布式為_________________。

（2）氟、氧、砷三種元素中電負性值由大到小的順序是__________(用相應(yīng)的元素符號填空)。

（3）Fe(SCN)3溶液中加人NH4F，發(fā)生如下反應(yīng)：Fe(SCN)3+6NH4F=(NH4)3FeF6+3NH4SCN。

①(NH4)3FeF6存在的微粒間作用力除共價鍵外還有_________(選填序號，下同)。

a．配位鍵 b．氫鍵 c．金屬鍵 d．離子鍵

②已知SCN一中各原子最外層均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則C原子的雜化方式為_____________,該原子團中鍵與個數(shù)的比值為___________________。

（4）FeCl3晶體易溶于水、乙醇，用酒精燈加熱即可氣化，而FeF3晶體熔點高于1000℃，試解釋兩種化合物熔點差異較大的原因：_______________________________。

（5）氮、磷、砷雖為同主族元素，但其化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)是多樣化的。

①該族氫化物RH3(NH3、PH3、AsH3)的某種性質(zhì)隨R的核電荷數(shù)的變化趨勢如右圖所示，則Y軸可表示的氫化物(RH3)性質(zhì)可能有________。

a．穩(wěn)定性 b．沸點 c．R—H鍵能 d．分子間作用力

②碳氮化鈦化合物在汽車制造和航空航天等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)是用碳原子取代氮化鈦晶胞(結(jié)構(gòu)如圖)頂點的氮原子，據(jù)此分析，這種碳氮化鈦化臺物的化學(xué)式為______。

Answer 1

【答案】[Ar]3d6 F＞O＞As ad sp 1:1 FeF3為離子晶體，FeCl3為分子晶體 ac Ti4CN3

【解析】

（1）根據(jù)核外電子排布規(guī)律推知基態(tài)Fe2+的核外電子排布式；

（2）根據(jù)元素周期律可知，非金屬性越強，電負性越大，據(jù)此答題；

（3）①（NH4）3FeF6是離子化合物，銨根離子與六氟合鐵酸根之間是離子鍵，氮與氫之間是共價鍵，鐵與氟之間是配位鍵，據(jù)此答題；

②SCN-的結(jié)構(gòu)式為[S=C=N]-，其結(jié)構(gòu)與二氧化碳相似，其中含有2個σ鍵與2個π鍵，據(jù)此答題；

（4）分子晶體中分子之間是范德華力，作用力比較小，而離子鍵的作用力較大，所以兩者的沸點相差較大，據(jù)此答題；

（5）①a．根據(jù)元素周期律可知，非金屬性越強，氫化物的穩(wěn)定性越強；

b．氨氣分子間存在氫鍵；

c．非金屬性越強與氫元素形成的共價鍵越強，鍵能越大；

d．分子間作用力隨相對分子質(zhì)量的增加而增大；

②根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖利用均攤法可知，在晶胞中含有碳原子數(shù)、含有氮原子數(shù)、含有鈦原子數(shù)，據(jù)此寫出化學(xué)式。

（1）亞鐵離子的核外電子數(shù)是24，因此根據(jù)核外電子的排布規(guī)律可知，基態(tài)Fe2+的核外電子排布式為[Ar]3d6。

（2）非金屬性越強，電負性越大，則根據(jù)元素周期律可知氟、氧、砷三種元素中電負性值由大到小的順序是F＞O＞As。

（3）①(NH4)3FeF6是離子化合物，存在的微粒間作用力除共價鍵外還有離子鍵，另外還有配位鍵，即N和H、Fe與F之間存在配位鍵，答案選ad。

②已知SCN一中各原子最外層均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則碳元素分別與S以及N元素形成1個雙鍵，不存在孤對電子，因此C原子的雜化方式為sp雜化；由于單鍵都是鍵，雙鍵是由1個鍵與1個鍵構(gòu)成的，則該原子團中鍵與個數(shù)的比值為1:1。

（4）FeCl3晶體易溶于水、乙醇，用酒精燈加熱即可氣化，這說明氯化鐵形成的晶體是分子晶體，而FeF3晶體熔點高于1000oC，這說明氟化鐵形成的晶體類型是離子晶體，因此兩種化合物熔點差異較大的原因是FeF3為離子晶體，FeCl3為分子晶體。

（5）①a．非金屬性越強，氫化物的穩(wěn)定性越強，因此三種氫化物的穩(wěn)定性逐漸降低，a正確；

b．由于氨氣分子間存在氫鍵，因此氨氣的沸點最高，b不正確；

c．非金屬性越強與氫元素形成的共價鍵越強，鍵能越大，因此R—H鍵能雖原子序數(shù)的增大而減小，c正確；

d．三種氫化物生成的晶體均是分子晶體，分子間作用力隨相對分子質(zhì)量的增加而增大，d不正確；

答案選ac。

②根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)特點并依據(jù)均攤法可知，晶胞中含有的碳原子數(shù)是8×＝1，氮原子數(shù)6×＝3，鈦原子數(shù)是12×+1＝4，所以化學(xué)式為Ti4CN3。