Question

【題目】[化學(xué)—選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]
（1）Fe3+的電子排布式為___________________。已知，F(xiàn)e3＋的化學(xué)性質(zhì)比Fe2＋穩(wěn)定，請(qǐng)從原子結(jié)構(gòu)的角度進(jìn)行解釋____________________。

（2）Fe能與CO形成配合物Fe(CO)5，1 mol Fe(CO)5中含有________ molσ鍵。

（3）與CO互為等電子體的分子和離子分別為________ 和_______(各舉一種，填化學(xué)式)。

（4）某化合物與Cu（Ⅰ）（Ⅰ表示化合價(jià)為+1）結(jié)合形成圖甲所示的離子。該離子中含有化學(xué)鍵的類型有____________________。（填序號(hào)）

A．極性鍵 B．離子鍵 C．非極性鍵 D．配位鍵

（5）向氯化銅溶液中通入足量的二氧化硫，生成白色沉淀M， M的晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙所示。寫出該反應(yīng)的離子方程式：____________________。

（6）已知由砷與鎵元素組成的化合物A為第三代半導(dǎo)體。已知化合物A的晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖丙所示，請(qǐng)寫出化合物A的化學(xué)式___________。設(shè)化合物A的晶胞邊長(zhǎng)為pm，則每立方厘米該晶體中所含砷元素的質(zhì)量為______________g（NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值）。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 Fe3＋的3d軌道填充了5個(gè)電子，為半充滿狀態(tài) 10 N2 CN－ A C D 2Cu2+ + 2Cl- + SO2 + 2H2O ﹦ 2CuCl↓ + SO4 2-+ 4H+ GaAs

【解析】

（1）根據(jù)電子排布式書寫要求、洪特規(guī)則和能量最低原理解答；（2）根據(jù)Fe(CO)5的結(jié)構(gòu)和σ鍵的含義分析解答；（3）原子數(shù)相同、電子總數(shù)相同的分子，互稱為等電子體來(lái)解答；（4）根據(jù)化學(xué)鍵的類別解答；（5）根據(jù)M的晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙推測(cè)M的化學(xué)式，根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫出離子方程式；（6）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)推測(cè)A的化學(xué)式，并進(jìn)行計(jì)算。

（1）Fe是在元素周期表中是26號(hào)元素，所以Fe3+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5，F(xiàn)e2+的電子排布式是：1s22s22p63s23p63d6，根據(jù)洪特規(guī)則，3d5是半充滿狀態(tài)，能量較低，比較穩(wěn)定，而3d6不是半充滿狀態(tài)，能量較高，很容易失去一個(gè)電子變成半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，所以正確答案：1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5；Fe3＋的3d軌道填充了5個(gè)電子，為半充滿狀態(tài)；

（2）Fe與CO通過(guò)配位鍵形成配合物，所以有5個(gè)σ鍵，C和O原子之間形成л鍵和σ鍵，其中有1個(gè)是σ鍵，所以共有5個(gè)σ鍵，所以1 mol Fe(CO)5中含有10 molσ鍵，正確答案：10；

（3）根據(jù)等電子體的定義可知，CO有2個(gè)原子，14個(gè)電子組成的，所以其等電子體有N2分子和CN-離子，正確答案：N2；CN－；

（4）根據(jù)題干圖甲可知：N原子與Cu原子之間形成配位鍵，N原子與C原子之間、N原子與H原子之間、C原子與H原子之間形成極性鍵，C原子與C原子之間形成非極性鍵，所以甲中存在的共價(jià)鍵類型有極性鍵、非極性鍵、配位鍵，所以選擇A、C、D，正確答案：A、C、D；

（5）由圖乙可以看出，該沉淀的組成應(yīng)該由兩種元素組成，該晶胞中微粒個(gè)數(shù)可以計(jì)算為：小黑球4個(gè)，空心球8×1/8+6×1/2=4，所以這兩種元素微粒個(gè)數(shù)比為1：1。該沉淀由氯化銅溶液中通入足量的二氧化硫反應(yīng)生成，Cu2+有強(qiáng)的氧化性，SO2具有還原性，產(chǎn)物中應(yīng)該有Cu+和SO42-生成，那沉淀只能是Cu+和Cl-結(jié)合而成的。所以根據(jù)氧化還原原理書寫方程為2Cu2+＋2Cl－＋SO2＋2H2O＝2CuCl↓+SO42－+4H+。

（6）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，小黑球4個(gè)，空心球8×1/8+6×1/2=4，該化合物化學(xué)式為GaAs，；晶胞的體積V=（apm）3=a3×10-10cm3，每個(gè)晶胞中含4個(gè)As原子，所以每立方厘米該晶體中所含砷元素的質(zhì)量為：4×75g·mol-1/NAV=3×1032/a3NA，正確答案：GaAs；3×1032/a3NA。