Question

6．我國(guó)化學(xué)家在“鐵基（報(bào)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，榮獲2013年度“國(guó)家最高科技獎(jiǎng)”．
（1）Fe的原子結(jié)構(gòu)示意圖為．
（2）氟、氧、砷三種元素中電負(fù)性由大到小的順序是F＞O＞As．（用元素符號(hào)填空）
（3）Fe（SCN）₃溶液中加入NH₄F．發(fā)生如下反應(yīng)：Fe（SCN）₂+6NH₄F=（NH₄）₃FeF₆+3NH₄SCN
①（NH₄）₃FeF₆存在的微粒間作用力除普通共價(jià)鍵外，還有ad（填序號(hào)）．
a．配位鍵b．氫鍵c．金屬鍵d．離子鍵
②已知SCN^-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sp．該原子團(tuán)中σ鍵與π健個(gè)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，而FeF₃晶體熔點(diǎn)高于1000℃．試解釋兩種化合物熔點(diǎn)差異較大的原因是FeCl₃是分子晶體，F(xiàn)eF₃是離子晶體．
（5）氮、磷、砷為同主族元素，其化合物的結(jié)構(gòu)又是多樣化的．
①該族氫化物（RH₃）的某種性質(zhì)隨R的核電荷數(shù)的變化趨勢(shì)如圖所示，則Y軸可表示的氫化物（RH₃）性質(zhì)可能有ac（選填序號(hào)，下同）．
a．穩(wěn)定性  b．沸點(diǎn)   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(diǎn)的氮原子，據(jù)此分析，這種碳氮化鈦化合物的化學(xué)式為Ti₄CN₃．

Answer 1

分析 （1）鐵為26號(hào)元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律畫出原子結(jié)構(gòu)示意圖；
（2）同周期自左而右電負(fù)性增大，同主族自上而下電負(fù)性減小；
（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(jià)鍵，鐵與氟之間是配位鍵；
②SCN^-中各原子最外層均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以該原子團(tuán)的結(jié)構(gòu)式為[S=C=N]^-；
（4）FeCl₃晶體易溶于水、乙醇，用酒精燈加熱即可氣化，所以FeCl₃是分子晶體，F(xiàn)eF₃晶體熔點(diǎn)高于1000°C，所以FeF₃是離子晶體；
（5）①a．非金屬性越強(qiáng)，氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)；
b．由于氨氣分子間存在氫鍵，因此氨氣的沸點(diǎn)最高，AsH₃的相對(duì)分子質(zhì)量大于PH₃，AsH₃沸點(diǎn)較高；
c．非金屬性越強(qiáng)與氫元素形成的共價(jià)鍵越強(qiáng)，鍵能越大；
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(duì)分子質(zhì)量的增加而增大；
②根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中碳、氮、鈦原子數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式．

解答 解：（1）鐵為26號(hào)元素，原子結(jié)構(gòu)示意圖為：，故答案為：；
（2）同周期自左而右電負(fù)性增大，同主族自上而下電負(fù)性減小，所以氟、氧、砷三種元素中電負(fù)性值由大到小的順序是：F＞O＞As，故答案為：F＞O＞As；
（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(jià)鍵，鐵與氟之間是配位鍵，故答案為：ad；
②SCN^-中各原子最外層均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，該原子團(tuán)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(gè)σ鍵與2個(gè)π鍵，所以C原子的雜化方式為sp，σ鍵與π鍵個(gè)數(shù)的比為1：1，故答案為：sp；1：1；
（4）FeCl₃晶體易溶于水、乙醇，用酒精燈加熱即可氣化，所以FeCl₃是分子晶體，F(xiàn)eF₃晶體熔點(diǎn)高于1000°C，所以FeF₃是離子晶體，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(diǎn)相差較大，故答案為：FeCl₃是分子晶體，F(xiàn)eF₃是離子晶體；
（5）①a．N、P、As位于周期表同一主族，從上到下排列，根據(jù)元素周期律可知，非金屬性越強(qiáng)，氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，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(diǎn)最高，AsH₃的相對(duì)分子質(zhì)量大于PH₃，AsH₃沸點(diǎn)較高，故b錯(cuò)誤；
c．非金屬性越強(qiáng)與氫元素形成的共價(jià)鍵越強(qiáng)，鍵能越大，因此R-H鍵能隨原子序數(shù)的增大而減小，故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(duì)分子質(zhì)量的增加而增大，故d錯(cuò)誤，
故答案為：ac；
②利用均攤法可知，晶胞中含有碳原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，含有氮原子數(shù)為6×$\frac{1}{2}$=3，含有鈦原子數(shù)為12×$\frac{1}{4}$=4，所以碳、氮、鈦原子數(shù)之比為1：3：4，則化合物的化學(xué)式為Ti₄CN₃，故答案為：Ti₄CN₃．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、電負(fù)性、化學(xué)鍵、雜化方式、晶體類型與性質(zhì)、晶胞的計(jì)算，題目綜合性較強(qiáng)，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．