Question

【題目】鐵銅是人類最早大規(guī)模使用的金屬，它們的化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中具有許多用途。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：

(1)鐵元素在周期表中的位置是____，銅的基態(tài)原子核外電子排布式為______ 。

(2)二茂鐵[Fe(C5H5)2]，橙色晶型固體，有類似樟腦的氣味，抗磁性。熔點(diǎn)172.5～173℃，100℃以上升華，沸點(diǎn)249℃。據(jù)此判斷二茂鐵晶體類型為______________。

(3)藍(lán)礬（CuSO4·5H2O）的結(jié)構(gòu)如下圖所示:

圖中虛線表示_____________，SO42-的立體構(gòu)型是__________，NO3-中N原子的雜化軌道類型是___________；O原子的價(jià)電子排布圖為__________________。

(4)鐵有δ、γ、α三種同素異形體，下圖是它們的晶體結(jié)構(gòu)圖，三種晶體中鐵原子周圍距離最近的鐵原子個(gè)數(shù)之比為______。

(5)某種具有儲(chǔ)氫功能的銅合金晶體具有立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點(diǎn)位置，氫原子可進(jìn)入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中。若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲(chǔ)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與 CaF2的結(jié)構(gòu)（晶胞結(jié)構(gòu)如圖）相似，該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式為________。

Answer 1

【答案】4周期VIII族 [Ar]3d10 4s1 分子晶體 氫鍵 正四面體 sp２ 4：6：3 Cu3 AuH8

【解析】

(1)鐵為26號(hào)元素，在第 4周期VIII族，銅是29號(hào)元素，基態(tài)電子排布式為 [Ar]3d10 4s1 ；(2)根據(jù)二茂鐵的物理性質(zhì)可知，該物質(zhì)屬于分子晶體。

(3)虛線表示氫鍵。硫酸根離子的結(jié)構(gòu)根據(jù)VSEPR理論分析，中心原子S上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+（6-2×4+2）/2=4，由于S上沒(méi)有孤電子對(duì)，SO42-空間構(gòu)型為正四面體；硝酸根離子中氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+（5+1-3×2）/2=3，N采用sp2雜化，氧原子最外層有6個(gè)電子，電子排布圖為 。

(4) δ-鐵時(shí)體心立方結(jié)構(gòu)，以體心的鐵原子分析，由晶胞結(jié)構(gòu)可知，與之最近的鐵原子位于晶胞的立方體的頂點(diǎn)上，故與中心鐵原子周圍距離最近的鐵原子個(gè)數(shù)為8；γ-鐵是面心立方結(jié)構(gòu)，由晶胞結(jié)構(gòu)可知，以前面的右上角的鐵原子分析，與之最近的鐵原子處于該鐵原子所在面的面心上，該鐵原子為8個(gè)晶胞共有，故與之最近的鐵原子共有12個(gè)；α-鐵時(shí)簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)，由晶胞結(jié)構(gòu)可知，以前面的右上角的鐵原子分析，與之最近的鐵原子共有6個(gè)，三種晶體中鐵原子周圍距離最近的鐵原子個(gè)數(shù)之比為8:12:6= 4：6：3。

(5)該晶胞中金原子個(gè)數(shù)為8×1/8=1，銅原子個(gè)數(shù)為6×1/2=3，氫原子可進(jìn)入金原子和銅原子構(gòu)成的四面體空隙中，氫原子應(yīng)位于晶胞內(nèi)部，若將銅原子和金原子等同看待，該晶體儲(chǔ)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與氟化鈣的結(jié)構(gòu)相似，氟化鈣晶胞中含有4個(gè)鈣離子和8個(gè)氟離子，氫原子相當(dāng)于晶胞中的氟離子，則晶胞中銅和金原子總數(shù)與氫原子數(shù)目比為1:2，所以該晶胞中應(yīng)含有8個(gè)氫原子，該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式為Cu3AuH8。