Question

16．鐵和銅都是日常生活中常見的金屬，有著廣泛的用途．請回答下列問題：
（1）鐵原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²．
（2）配合物Fe（CO）x常溫下呈液態(tài)，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷Fe（CO）x晶體屬于分子晶體（填晶體類型）．Fe（CO）x的中心原子價電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18，則x=5．Fe（CO）x在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：Fe（CO）x（s）?Fe（s）+xCO（g）．已知反應(yīng)過程中只斷裂配位鍵，則該反應(yīng)生成物含有的化學(xué)鍵類型有金屬鍵、共價鍵．
（3）K₃[Fe（CN）₆]溶液可用于檢驗Fe²⁺（填離子符號）．CN^-中碳原子雜化軌道類型為sp雜化，C、N、O三元素的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C（用元素符號表示）．
（4）銅晶體銅碳原子的堆積方式如圖1所示．

①基態(tài)銅在元素周期表中位置第四周期第ⅠB族．
②每個銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目12．
（5）某M原子的外圍電子排布式為3s²3p⁵，銅與M形成化合物的晶胞如圖2所示（黑點代表銅原子）．
①該晶體的化學(xué)式為CuCl．
②已知銅和M的電負性分別為1.9和3.0，則銅與M形成的化合物屬于共價（填“離子”、“共價”）化合物．
③已知該晶體的密度為ρg．cm^-3，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，則該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰pm（只寫計算式）．

Answer 1

分析 （1）Fe原子核外電子數(shù)為26，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；
（2）配合物Fe（CO）x的熔沸點比較低，易溶于非極性溶劑，應(yīng)屬于分子晶體；
Fe原子價電子數(shù)為8，CO提供一對孤對電子，與Fe原子形成配位鍵；
生成物為Fe與CO，F(xiàn)e屬于金屬晶體，含有金屬鍵，CO分子中含有共價鍵；
（3）K₃[Fe（CN）₆]溶液與亞鐵離子反應(yīng)得到藍色沉淀，可用于檢驗亞鐵離子；
CN^-與N₂核外等電子體，CN^-中C原子與N原子之間形成對共用電子對，含有孤對電子，雜化軌道數(shù)目為2；
同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，氮元素2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
（4）①銅原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
②Cu的晶胞堆積方式為面心立方密堆積，配位數(shù)為12；
（5）①M原子的外圍電子排布式為3s²3p⁵，則M為Cl，根據(jù)均攤法計算晶胞中Cu原子、Cl原子數(shù)目，進而確定化學(xué)式；
②電負性差大于1.7的鍵一般是離子鍵，小于1.7的一般為共價鍵；
③Cu原子與周圍的4個Cl原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，正四面體體心的Cu與晶胞頂點Cl原子距離最短，它們的連線處于晶胞體對角線上，且為晶胞體對角線長度的$\frac{1}{4}$，根據(jù)晶胞含有原子數(shù)目計算晶胞質(zhì)量，結(jié)合密度計算晶胞體積，進而計算晶胞棱長，晶胞體對角線長度為棱長的$\sqrt{3}$倍．

解答 解：（1）Fe原子核外電子數(shù)為26，根據(jù)能量最低原理，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
（2）配合物Fe（CO）x的熔沸點比較低，易溶于非極性溶劑，應(yīng)屬于分子晶體；Fe原子價電子數(shù)為8，CO提供一對孤對電子，與Fe原子形成配位鍵，則8+2x=18，解得x=5，生成物為Fe與CO，F(xiàn)e屬于金屬晶體，含有金屬鍵，CO分子中含有共價鍵，
故答案為：分子晶體；5；金屬鍵、共價鍵；
（3）K₃[Fe（CN）₆]溶液與亞鐵離子反應(yīng)得到藍色沉淀，可用于檢驗Fe²⁺離子；
CN^-與N₂核外等電子體，CN^-中C原子與N原子之間形成對共用電子對，含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為2，C原子采取sp雜化；
同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，氮元素2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能：N＞O＞C，
故答案為：Fe²⁺；sp雜化；N＞O＞C；
（4）①銅原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，處于周期表中：第四周期第ⅠB族，
故答案為：第四周期第ⅠB族；
②Cu的晶胞堆積方式為面心立方密堆積，配位數(shù)為12，即每個銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目為12，
故答案為：12；
（5）①M原子的外圍電子排布式為3s²3p⁵，則M為Cl，晶胞中Cu原子為4、Cl原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故化學(xué)式為CuCl，
故答案為：CuCl；
②銅和M的電負性相差3.0-1.9=1.1，電負性差大于1.7的鍵一般是離子鍵，小于1.7的一般為共價鍵，故Cu與M形成的化合物屬于共價化合物，
故答案為：共價；
③Cu原子與周圍的4個Cl原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，正四面體體心的Cu與晶胞頂點Cl原子距離最短，它們的連線處于晶胞體對角線上，且為晶胞體對角線長度的$\frac{1}{4}$，晶胞質(zhì)量為$\frac{4×99.5}{{N}_{A}}$g，則晶胞棱長為$\root{3}{\frac{\frac{4×99.5}{{N}_{A}}g}{ρg•c{m}^{-3}}}$=$\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$cm，晶胞體對角線長度為棱長的$\sqrt{3}$倍，則該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$cm，即為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰pm，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及到電子排布式、電離能、電負性、雜化類型的判斷、配合物、晶胞計算，（5）中③為易錯點、難點，需學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)能力，題目難度較大．