Question

【題目】【化學(xué)—選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】

硼、碳、氮、氟、硫、鐵等元素的化合物廣泛存在于自然界，回答下列問題：

（1）基態(tài)鐵原子的外圍電子排布式為___________；Fe3+比Fe2+穩(wěn)定的原因是___________。

（2）第二周期中，元素的第一電離能處于B與N之間的元素有___________種。

（3）NF3是微電子工業(yè)中優(yōu)良的等離子刻蝕氣體，NF3分子的空間構(gòu)型為___________；在NF3中，N原子的雜化軌道類型為___________。

（4）與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學(xué)鍵為___________，層間作用力為___________。

（5）S和Fe形成的某化合物，其晶胞如圖所示，則該物質(zhì)的化學(xué)式為___________。假設(shè)該晶胞的密度為ρ g/cm3，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則該晶胞中距離最近的S原子之間的距離為（列出計算式即可）___________cm。

Answer 1

【答案】（1）3d64s2；Fe3+的價電子排布為3d5，d軌道處于半充滿狀態(tài)，屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；（2）3；（3）三角錐形；sp3；（4）共價鍵（或極性共價鍵）；范德華力（或分子間作用力）；⑸FeS；。

【解析】

試題分析：（1）外圍電子指價電子，過渡元素的價電子包括最外層和次外層的d能級上的電子，鐵屬于26號元素，屬于第四周期VIII族元素，因此外圍電子排布式為3d64s2；Fe3＋的價電子排布式為3d5，F(xiàn)e2＋價電子排布式為3d6，根據(jù)洪特規(guī)則，處于半滿、全滿、全空，處于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此原因是：Fe3+的價電子排布為3d5，d軌道處于半充滿狀態(tài)，屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；（2）同周期從左向右第一電離能逐漸增大，但IIA>IIIA，VA>VIA，因此在B和N之間有Be、C、O三種；（3）NF3中N有3個σ鍵，孤電子對數(shù)（5－3×1）/2=1，價層電子對數(shù)為4，雜化軌道數(shù)=價層電子對數(shù)，即NF3中N的雜化類型是sp3，空間構(gòu)型為三角錐形；（4）石墨中層內(nèi)C和C之間以共價鍵結(jié)合，石墨層層之間以分子間作用力結(jié)合，B和N為非金屬，B和N之間的化學(xué)鍵為共價鍵，層間作用力是分子間作用力；（5）根據(jù)均攤方法，S原子位于頂點和面上，晶胞中S的個數(shù)是8×1/8＋6×1/2=4，F(xiàn)e位于晶胞體內(nèi)，因此化學(xué)式為FeS，設(shè)晶胞的邊長為a，晶胞的質(zhì)量為4×88/NAg，晶胞的體積為a3cm3，根據(jù)密度的定義，a=，距離最近的S原子之間的距離是面對角線的一半，即。