Question

11．鐵和銅都是日常生活中常見的金屬，有著廣泛的用途．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）鐵的核外電子排布式為[Ar]3d⁶4s² 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²．
（2）配合物Fe（CO）x 常溫下呈液態(tài)，熔點(diǎn)為-20.5℃，沸點(diǎn)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(jià)電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18，則x=5．
（3）K₃[Fe（CN）₆]的配體CN-中碳原子雜化軌道類型為sp，C、N、O 三元素的電負(fù)性由大到小的順
序?yàn)镹＞O＞C（用元素符號(hào)表示）．
（4）銅晶體銅原子的堆積方式如圖1示．
①銅位于元素周期表的ds區(qū)．
②每個(gè)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附圖2所示（黑點(diǎn)代表銅原子）．該晶體中銅原子和M 原子之間的最短距離為a pm，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，則該晶體的密度為$\frac{\frac{4×99.5}{{N}_{A}}}{（\frac{4\sqrt{3}}{3}a）^{3}}×1{0}^{30}$g/cm3 （只寫計(jì)算式）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律，鐵原子核外有26個(gè)電子；
（2）分子晶體的熔沸點(diǎn)較低；配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價(jià)電子數(shù)是8，每個(gè)配體提供的電子數(shù)是2，據(jù)此判斷x值；
（3）根據(jù)C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)確定雜化方式；一般來(lái)說(shuō)非金屬性越強(qiáng)，第一電離能越大，但是因?yàn)閜軌道半充滿體系具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，會(huì)有特例，如N的p軌道本來(lái)就是半充滿的，O的p軌道失去一個(gè)電子才是半充滿的，所以O(shè)比N容易失去電子；
（4）①根據(jù)Cu原子的價(jià)電子排布判斷；
②根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，銅為面心立方堆積，據(jù)此判斷每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目；
（5）計(jì)算出一個(gè)晶胞中微粒數(shù)，利用化合物的摩爾質(zhì)量和晶胞邊長(zhǎng)計(jì)算出密度，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，銅原子和M原子之間的最短距離為立方體體對(duì)角線的$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）Fe原子核外有26個(gè)電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律，F(xiàn)e原子核外電子排布為[Ar]3d⁶4s² 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，故答案為：[Ar]3d⁶4s² 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
（2）分子晶體的熔沸點(diǎn)較低，根據(jù)題給信息知，該物質(zhì)的熔沸點(diǎn)較低，所以為分子晶體，配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價(jià)電子數(shù)是8，每個(gè)配體提供的電子數(shù)是2，8+2x=18，x=5，故答案為：分子晶體；5；
（3）CN^-中C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=1+$\frac{1}{2}$（4+1-1×3）=2，所以采取sp雜化；一般來(lái)說(shuō)非金屬性越強(qiáng)，第一電離能大，但是因?yàn)閜軌道半充滿體系具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性．N的p軌道本來(lái)就是半充滿的．O的p軌道失去一個(gè)電子才是半充滿的．所以C、N、O三元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞C，故答案為：sp；N＞O＞C；
（4）①Cu是29號(hào)元素，基態(tài)原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，價(jià)層電子為3d¹⁰4s¹，屬于ds區(qū)，故答案為：ds；
②根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，銅為面心立方堆積，所以每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子位于經(jīng)過(guò)該原子的立方體的面的面心上，共有12個(gè)，故答案為：12；
（5）M 原子的外圍電子排布式為3s²3p⁵，則M為Cl元素，在銅與氯形成化合物的晶胞中Cu原子數(shù)目為4，Cl原子數(shù)目為$8×\frac{1}{8}+4×\frac{1}{2}$=4，故化學(xué)式為CuCl，一個(gè)晶胞的摩爾質(zhì)量為4×99.5g/mol，1molCuCl含有$\frac{{N}_{A}}{4}$個(gè)晶胞，銅原子和M原子之間的最短距離為立方體體對(duì)角線的$\frac{1}{4}$，而體對(duì)角線為晶胞邊長(zhǎng)的$\sqrt{3}$倍，設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為x，有$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$x=a，解得x=$\frac{4\sqrt{3}}{3}$apm=$\frac{4\sqrt{3}}{3}$×10-10cm，因此1molCuCl的體積為$\frac{{N}_{A}}{4}$×（$\frac{4\sqrt{3}}{3}$a×10-10cm）³，密度為$\frac{99.5g}{\frac{{N}_{A}}{4}×（\frac{4\sqrt{3}}{3}a×1{0}^{-10}cm）^{3}}$=$\frac{\frac{4×99.5}{{N}_{A}}}{（\frac{4\sqrt{3}}{3}a）^{3}}×1{0}^{30}$g/cm³，故答案為：$\frac{\frac{4×99.5}{{N}_{A}}}{（\frac{4\sqrt{3}}{3}a）^{3}}×1{0}^{30}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為全面，涉及到電子排布式、第一電離能、雜化類型的判斷、配合物以及有關(guān)晶體的計(jì)算，但解題具有較強(qiáng)的方法性和規(guī)律性，學(xué)習(xí)中注意總結(jié)如何書寫電子排布式，如何判斷分子空間構(gòu)型以及有關(guān)晶體計(jì)算等方法．