Question

3．尿素是目前含氮量最高的氮肥，作為一種中性肥料，尿素適用于各種土壤和植物．它易保存，使用方便，對土壤的破壞作用小，是目前使用量較大的一種化學氮肥．已知尿素的結構式為．另外尿素可用于制有機鐵肥，主要代表物有三硝酸六尿素合鐵（Ⅲ），化學式為[Fe（H₂NCONH₂）₆]（NO₃）₃．請回答下列問題：
（1）基態(tài)Fe³⁺的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；C、N、O三種元素的電負性由大到小的順序是N＞O＞C．
（2）尿素分子中N原子的雜化方式是sp³．三硝酸六尿素合鐵（Ⅲ）中的NO₃^-空間構型是平面三角形．
（3）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與配體提供電子數之和為18，則x=5．Fe（CO）在一定條件下發(fā)生反應：Fe（CO）_x（s）═Fe（s）+xCO（g），已知反應過程中只斷裂配位鍵，則該反應生成物含有的化學鍵類型有金屬鍵．
（4）鐵的金屬密堆積方式為體心立方結構，結構如圖所示．

則晶胞中鐵原子的配位數為8．如果鐵原子的半徑為r pm，密度為b g•cm-3，則鐵原子的摩爾質量為$\frac{1}{2}b×（\frac{4\sqrt{3}}{3}r×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}$/mol．（不必計算結果，NA為阿伏加徳羅常數）

Answer 1

分析 （1）Fe原子核外電子數為26，原子形成陽離子先按能層高低失去電子，能層越高的電子越容易失去，同一能層中按能級高低失去電子，能級越高越容易失去；同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢，N元素原子的2p能級有3個電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量降低，失去電子需要的能量較高，第一電離能高于同周期相鄰元素；
（2）尿素分子中N原子的價層電子對數為$\frac{5+3}{2}$=4，NO₃^-中N原子的價層電子對數為$\frac{5+1}{2}$=3，據此判斷；
（3）分子晶體的熔沸點較低；配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價電子數是8，每個配體提供的電子數是2，據此判斷x值；根據生成物判斷形成的化學鍵；
（4）體心立方結構的配位數為8；利用均攤法計算晶胞中含有1+8×$\frac{1}{8}$=2個鐵原子，根據$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{2M}{{N}_{A}}}{V}$計算摩爾質量．

解答 解：（1）Fe原子核外有26個電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，Fe原子失去4s能級2個電子、3d能級1個電子形成Fe³⁺，Fe³⁺電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢，N元素原子的2p能級有3個電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量降低，失去電子需要的能量較高，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能N＞O＞C，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；N＞O＞C；
（2）尿素分子中N原子的價層電子對數為$\frac{5+3}{2}$=4，所以N原子的雜化方式為sp³，NO₃^-中N原子的價層電子對數為$\frac{5+1}{2}$=3，氮原子沒有孤電子對，所以NO₃^-空間構型是平面三角形，
故答案為：sp³；平面三角形；
（3）分子晶體的熔沸點較低，根據題給信息知，該物質的熔沸點較低，所以為分子晶體，配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價電子數是8，每個配體提供的電子數是2，8+2x=18，x=5，Fe（CO）₅在一定條件下發(fā)生分解反應：Fe（CO）₅=Fe（s）+5CO，反應生成Fe，所以形成的化學鍵為金屬鍵，
故答案為：分子晶體；5；金屬鍵；
（4）鐵的金屬密堆積方式為體心立方結構，晶胞中鐵原子的配位數為8；體心立方中含有1+8×$\frac{1}{8}$=2個鐵原子，晶胞中體對角線上為三個鐵原子相切，則體對角線為4r×10^-10cm，晶胞邊長為：$\frac{4\sqrt{3}}{3}$r×10^-10cm，晶胞體積為：（$\frac{4\sqrt{3}}{3}$r×10^-10cm）³，所以根據$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{2M}{{N}_{A}}}{V}$可知，M=$\frac{1}{2}ρV{N}_{A}$=$\frac{1}{2}b×（\frac{4\sqrt{3}}{3}r×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}$/mol，
故答案為：8；$\frac{1}{2}b×（\frac{4\sqrt{3}}{3}r×1{0}^{-10}）^{3}{N}_{A}$g/mol．

點評 本題考查核外電子排布規(guī)律、雜化軌道理論、絡合物、晶胞計算等，難度中等，注意等電子體為原子總數相等，核外電子總數或價電子總數相等的微粒