Question

4．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第四周期第Ⅷ族．
（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的中心原子價電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18，則x=5．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)鍵類型為金屬鍵．
（3）寫出CO的一種常見等電子體分子的結(jié)構(gòu)式N≡N；兩者相比較沸點(diǎn)較高的為CO（填化學(xué)式）．
（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[Ar]3d¹⁰4s¹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
②每個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）．
①該晶體的化學(xué)式為CuCl．
②已知該晶體的密度為ρ g•cm^-3，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，則該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰pm（只寫計算式）．

Answer 1

分析 （1）鐵在元素周期表中的位置是第四周期第VIII族；
（2）分子晶體熔沸點(diǎn)較低；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，據(jù)此判斷x值；根據(jù)生成物判斷形成的化學(xué)鍵；
（3）原子個數(shù)相等、價電子數(shù)相等的微粒是等電子體；極性分子的熔沸點(diǎn)較高；
（4）①銅為29號元素，據(jù)此寫出基態(tài)銅原子的核外電子排布式；
②根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，銅為面心立方堆積，據(jù)此判斷每個銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目；
（5）根據(jù)價電子排布式判斷出X原子為Cl原子；
①利用均攤法計算得出；
②該晶胞中Cu原子個數(shù)為4，Cl原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶體體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$cm³，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角線的$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）Fe位于第四周期第VIII族，故答案為：第四周期第Ⅷ族；
（2）Fe（CO）_x晶體的熔沸點(diǎn)較低，所以屬于分子晶體；Fe原子價電子數(shù)是8，每個CO分子提供一個電子對，所以8+2n=18，n=5；只有配位鍵斷裂，生成的物質(zhì)是Fe，則形成的化學(xué)鍵是金屬鍵；
故答案為：分子晶體；5；金屬鍵；
（3）原子個數(shù)相等、價電子數(shù)相等的微粒是等電子體，所以與CO是等電子體的分子結(jié)構(gòu)式為N≡N；極性分子的熔沸點(diǎn)較高，CO是極性分子，氮?dú)馐欠菢O性分子，所以CO熔沸點(diǎn)較高，
故答案為：N≡N；CO；
（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，
故答案為：[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，每個銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目=3×8÷2=12，
故答案為：12；
（5）某M原子的外圍電子排布式為3s²3p⁵，則M為Cl元素，
①該晶胞中銅原子個數(shù)=4，Cl原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，所以其化學(xué)式為CuCl，故答案為：CuCl；
②該晶胞中Cu原子個數(shù)為4，Cl原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶體體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$cm³=$\frac{\frac{99.5}{{N}_{A}}×4}{ρ}$cm³=$\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}$cm³，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角線的$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$cm=$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$cm=（$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰）pm，故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計算、原子核外電子排布、等電子體、晶體類型判斷等知識點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，難點(diǎn)是晶胞計算，注意（5）②中Cu、Cl原子最短距離與基本棱長關(guān)系，題目難度中等．