Question

【題目】鋁、鐵在生活、生產(chǎn)中有著廣泛的用途，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。

(1) Fe2+的最外層電子排布式____________。元素Fe與Mn的第三電離能分別為I3(Fe)、I3(Mn)，則I3(Fe)______I3(Mn)(填“>”、“<")。

(2)氣態(tài)氯化鋁的分子組成為(AlCl3)2，其中Al、Cl均達(dá)8e-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，Al原子的雜化方式為__________。根據(jù)等電子原理，AlO2-的空間構(gòu)型為_____。

(3) Fe(CO)5的熔點(diǎn)為-20 ℃，沸點(diǎn)為103 ℃，易溶于乙醚，其晶體類(lèi)型為______，

(4) 科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)某些含鐵的物質(zhì)可催化尿素合成肼(N2H4)，沸點(diǎn)：N2H4>C2H6的主要原因?yàn)?/span>______________________。

(5) FeO晶體的晶胞如圖所示，己知：FeO晶體的密度為ρ g/cm3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。在該晶胞中，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數(shù)目為_____；Fe2+與O2-最短核間距為______pm(用ρ和NA表示)。

Answer 1

【答案】3s23p63d6 ＜ sp3 直線形 分子晶體 前者可形成分子間氫鍵，后者只有范德華力 12

【解析】

（1）核外電子排布按能級(jí)順序排布，在化學(xué)反應(yīng)中失去電子按從最外層到次外層依次失去；根據(jù)價(jià)電子排布式分析點(diǎn)電離能的大��；

（2）根據(jù)σ鍵電子對(duì)數(shù)和孤電子對(duì)數(shù)判斷雜化方式；用替代法分析等電子體；

（3）結(jié)合晶體類(lèi)型與性質(zhì)的關(guān)系作答；

（4）根據(jù)晶體類(lèi)型和沸點(diǎn)高低的比較作答；

（5）根據(jù)晶胞示意圖可知，亞鐵離子位于晶胞的頂點(diǎn)和面心，O2-離子位于晶胞的棱上和體心，結(jié)合ρ=計(jì)算。

（1）基態(tài)Fe原子的核外電子排布式為[Ar]3d64s2，原子失去電子從最外層到次外層依次失去，則Fe2+的最外層電子排布式為3s23p63d6；鐵元素失去的第三個(gè)電子是3d6上的電子，而3d6容易失去一個(gè)電子形成比較穩(wěn)定的3d5半滿狀態(tài)，而Mn的價(jià)電子排布式為3d53s2，失去的第三個(gè)電子是3d5上的電子，這是比較穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)，所以難失去，故I3(Fe) ＜I3(Mn)。

（2）根據(jù)氣態(tài)氯化鋁的分子組成為(AlCl3)2，要使每個(gè)原子都達(dá)到8e-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，Al除了與三個(gè)Cl形成三個(gè)共價(jià)單鍵外，還要由Cl提供一個(gè)配位鍵，所以需要采取sp3雜化方式形成四個(gè)等價(jià)的共價(jià)鍵；AlO2-中含有16個(gè)價(jià)電子、3個(gè)原子，與CO2所含的原子總數(shù)、價(jià)電子總數(shù)都相同，CO2的空間構(gòu)型為直線形，根據(jù)等電子原理，AlO2-的空間構(gòu)型為直線形。

（3）根據(jù)Fe(CO)5熔沸點(diǎn)低、易溶于有機(jī)溶劑的物理性質(zhì)，可判斷其為分子晶體。

（4）在N2H4分子中存在N—H鍵，所以能夠在分子間形成氫鍵，而C2H6分子只有范德華力，故前者沸點(diǎn)高于后者。

（5）由該晶胞結(jié)構(gòu)可知，Fe2+緊鄰的Fe2+的最短距離為面對(duì)角線的，以面心Fe2+為研究對(duì)象，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數(shù)目為12個(gè)；該晶體中含有的Fe2+的個(gè)數(shù)為，O2-的個(gè)數(shù)為，即含有4個(gè)“FeO”，所以該晶胞的質(zhì)量為，則晶胞的邊長(zhǎng)為，而Fe2+與O2-最短核間距為邊長(zhǎng)的一半，即。