Question

【題目】【化學(xué)-選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】（15分）

鐵、銅及其化合物在日常生產(chǎn)、生活有著廣泛的應(yīng)用。請回答下列問題：

（1）鐵在元素周期表中的位置是_________。

（2）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(jù)此可判斷Fe(CO)x晶體屬于_______（填晶體類型）。Fe(CO)x的中心原子價電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18，則x=_______；Fe(CO)x在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：Fe(CO)x(s)Fe(s)+xCO(g)。已知反應(yīng)過程中只斷裂配位鍵，由此判斷該反應(yīng)所形成的化學(xué)鍵類型為_________。

（3）寫出CO的一種常見等電子體分子的結(jié)構(gòu)式_______；兩者相比較沸點較高的為_____（填化學(xué)式）。CN-中碳原子雜化軌道類型為_______，C、N、O三元素的第一電離能最大的為____（用元素符號表示）。

（4）銅晶體中銅原子的堆積方式如圖1所示。

①基態(tài)銅原子的核外電子排布式為___________。

②每個銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目________。

（5）M原子的價電子排布式為3s23p5，銅與M形成化合物的晶胞如圖2所示（黑點代表銅原子）。

①該晶體的化學(xué)式為________。

②已知銅和M的電負性分別為1.9和3.0，則銅與M形成的化合物屬于______（填“離子”、“共價”）化合物。

③已知該晶體的密度為ρg·cm-3，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，則該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為___________pm（只寫計算式）。

Answer 1

【答案】（1）第四周期第Ⅷ族（2分）；（2）分子晶體；5；金屬鍵；（各1分）

（3）N≡N；CO；sp雜化；N（各1分）（4）①[Ar]3d104s1；②12（各1分）；

（5）①CuCl（1分）；②共價（1分）；③（2分）

【解析】

試題分析：（1）鐵是26號元素，位于周期表中第四周期第ⅤⅢ族；

（2）分子晶體的熔沸點較低，根據(jù)題給信息知，該物質(zhì)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(shù)是8，每個配體提供的電子數(shù)是2，8+2x=18，x=5，Fe(CO)5在一定條件下發(fā)生分解反應(yīng)：Fe(CO)5(s)=Fe(s）+5CO，反應(yīng)生成Fe和CO，所以形成的化學(xué)鍵為金屬鍵。

（3）原子數(shù)和價電子數(shù)分別都相等的是等電子體，則CO的一種常見等電子體分子為氮氣，結(jié)構(gòu)式為N≡N；CO分子中含有極性鍵，沸點高于氮氣；CN-中C原子價層電子對個數(shù)=1+1/2（4+1-1×3）=2，所以采取sp雜化；一般來說非金屬性越強，第一電離能大，但是因為p軌道半充滿體系具有很強的穩(wěn)定性．N的p軌道本來就是半充滿的．O的p軌道失去一個電子才是半充滿的，所以C、N、O三元素的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C；

（4）①銅為29號元素，基態(tài)銅原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1；

②根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，銅為面心立方堆積，所以每個銅原子周圍距離最近的銅原子位于經(jīng)過該原子的立方體的面的面心上，共有12個。

（5）根據(jù)價電子排布式判斷出M原子為Cl原子，①由晶胞結(jié)構(gòu)可知，Cu原子處于晶胞內(nèi)部，晶胞中含有4個Cu原子，Cl原子屬于頂點與面心上，晶胞中含有Cl原子數(shù)目為8×1/8+6×1/2=4，所以化學(xué)式為CuCl；

②電負性差值大于1.7原子間易形成離子鍵，小于1.7原子間形成共價鍵，銅與Cl的電負性分別為1.9和3.0，差值為1.1小于1.7，形成共價鍵；

③一個晶胞的摩爾質(zhì)量為4×99.5g/mol，根據(jù)m=p×V，則晶胞的摩爾體積為（4×99.5）÷p cm3，晶胞的邊長為cm，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，銅原子和Cl原子之間的最短距離為立方體體對角線的1/4，而體對角線為晶胞邊長的倍，所以銅原子和Cl原子之間的最短距離為×cm=××1010pm。