Question

10．生活、實驗室中接觸的很多物質(zhì)含有第二周期的元素，比如：石墨、Na₂O、配合物Na₂[Fe（CN）₅（NO）]等．

（1）①Na₂[Fe（CN）₅（NO）]中中心離子的未成對電子數(shù)為5個．（寫具體數(shù)字）
②Na₂[Fe（CN）₅（NO）]中原子序數(shù)之和為15的兩種元素中第一電離能較大的是氮（寫元素名稱），二者能形成原子個數(shù)比為1：3的一種常見微粒，推測這種微粒的空間構(gòu)型為平面三角形．
（2）石墨的結(jié)構(gòu)如圖1所示．若已知每個共價鍵的鍵長為142pm，可以計算出每個正六邊形的面積約為5.24×10^-20m²，則將12g石墨單質(zhì)中的每一層都剝離出來彼此緊密連接，其總面積約為1.58×10⁴m²（N_A=6.02×10²³）．（保留3位有效數(shù)字，用科學計數(shù)法表達）
（3）Na₂O的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，已知該晶胞的密度為ρ g•cm^-3，阿伏伽羅常數(shù)為N_A，則晶胞邊長a=$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$cm．

Answer 1

分析 （1）①Na₂[Fe（CN）₅（NO）]中中心離子為Fe³⁺，價電子構(gòu)型為3d⁵，5個電子分散在5個d軌道上，能量較低；
②Na₂[Fe（CN）₅（NO）]中原子序數(shù)之和為15的兩種元素分別為N和O，其中第一電離能較大的為N；二者形成常見的原子個數(shù)比為1：3的微粒，為$N{O}_{3}^{-}$；
（2）12g石墨單質(zhì)為1mol，1mol石墨單質(zhì)含有N_A個C原子，石墨單質(zhì)中，一個C原子為三個六元環(huán)共用，一個六元環(huán)含有的C原子數(shù)應(yīng)為$6×\frac{1}{3}=2$；
（3）根據(jù)晶胞密度的計算公式$ρ=\frac{z{M}_{r}}{{N}_{A}•V}$計算可得，其中z為一個晶胞的粒子數(shù)，M_r為一個粒子的相對質(zhì)量，V為一個晶胞的體積．

解答 解：（1）①Na₂[Fe（CN）₅（NO）]中中心離子為Fe³⁺，價電子構(gòu)型為3d⁵，5個電子分散在5個d軌道上，能量較低，因此含有的未成對電子數(shù)為5．故答案為：5；
②Na₂[Fe（CN）₅（NO）]中原子序數(shù)之和為15的兩種元素分別為N和O，其中第一電離能較大的為N；二者形成常見的原子個數(shù)比為1：3的微粒，為$N{O}_{3}^{-}$，根據(jù)VSEPR理論，$N{O}_{3}^{-}$中成鍵原子數(shù)為BP=3，孤對電子數(shù)為$LP=\frac{5-2×3+1}{2}=0$，則價電子對數(shù)為VP=BP+LP=3+0=3，根據(jù)雜化軌道理論，為sp²雜化，離子構(gòu)型為平面三角形．
故答案為：氮；平面三角形；
（2）12g石墨單質(zhì)為1mol，1mol石墨單質(zhì)含有N_A個C原子，石墨單質(zhì)中，一個C原子為三個六元環(huán)共用，一個六元環(huán)含有的C原子數(shù)應(yīng)為$6×\frac{1}{3}=2$，因此1mol石墨單質(zhì)中，含有的六元環(huán)數(shù)為$\frac{{N}_{A}}{2}$，已知一個六元環(huán)的面積為${S}_{0}=5.24×1{0}^{-20}{m}^{2}$，則12g石墨單質(zhì)，若把每一層都取下，平鋪在一起，整個面積實際上只需計算所有六元環(huán)的面積之和，應(yīng)為$S=\frac{{N}_{A}}{2}{S}_{0}$=$\frac{6.02×1{0}^{23}×5.24×1{0}^{-20}}{2}=1.58×1{0}^{4}{m}^{2}$．
故答案為：1.58×10⁴；
（3）由Na₂O的晶胞，晶胞中，頂點粒子占$\frac{1}{8}$，面心粒子占$\frac{1}{2}$，棱上粒子占$\frac{1}{4}$，內(nèi)部粒子為整個晶胞所有，黑色的粒子數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}=4$，白色粒子數(shù)為8，顯然，白色粒子為Na⁺，黑色粒子為O^2-，取1mol晶胞，則含有N_A個晶胞，1mol晶胞有12mol粒子，一個晶胞的質(zhì)量為m=8mol×23g/mol+4mol×16g/mol=248g，一個晶胞的體積為${V}_{0}={a}^{3}$，則晶胞的密度為$ρ=\frac{m}{{N}_{A}•{V}_{0}}$=$\frac{248g}{{N}_{A}•{a}^{3}c{m}^{3}}=\frac{248}{{N}_{A}{a}^{3}}g/c{m}^{3}$，則晶胞的邊長為$a=\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$，
故答案為：$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$．

點評 本題考查過渡金屬核外電子的排布，第一電離能，價層電子對互斥理論，雜化軌道理論判斷粒子構(gòu)型，晶胞的計算，題目較綜合，難度中等．