Question

【題目】中國科學家創造性地構建了硅化物晶格限域的單鐵中心催化劑，成功地實現了甲烷在無氧條件下選擇活化，一步高效生產乙烯、芳烴和氫氣等化學品。請回答下列問題：

(1)基態鐵原子的價層電子軌道表達式為______。

(2)硅、碳位于同一主族，用“”“”或“”填空：

性質	原子半徑	第一電離能	熔點	鍵能
項目	______ C	______ Si	______	______

(3)CN-能與Fe3+形成配合物，與CN-互為等電子體的分子有______ (任寫一種)；1 mol[Fe(CN)6 ]3-中含______molσ鍵。

(4)已知：反應，碳原子的雜化類型轉化過程為______；

從共價鍵重疊方式看，分子中鍵類型為；的鍵角比的鍵角______填“大”或“小”。

(5)晶體有兩種晶胞，如圖1、圖2所示。

圖1中晶胞中鐵的配位數為______；圖2中鐵晶胞堆積方式為______。

(6)碳化硅晶胞如圖3所示，已知碳化硅晶體的密度為dgcm-3，NA表示阿伏加德羅常數的值，則碳化硅中硅碳鍵的鍵長為______ pm。

Answer 1

【答案】 或CO 12 雜化轉化為雜化 小 面心立方最密堆積

【解析】

(1)根據鐵原子的價層電子排布式、泡利原理和洪特規則即可畫出軌道表達式；

(2)同主族自上而下原子半徑逐漸增大，第一電離能逐漸減小；原子晶體的熔沸點大于分子晶體；鍵長越短，鍵能越大，據此分析作答；

(3)等電子體可采用替換法進行解答；配位鍵也屬于鍵，中與形成6個配位鍵，即6個鍵，而中有1個鍵，一共有6個，據此可算出鍵的總鍵數；

(4)CH4為正四面體結構，C原子采取雜化，鍵角為，為平面結構，C原子采取雜化，鍵角為，分子中1s與1s電子云重疊形成鍵， 據此分析作答；

(5)圖1屬于體心立方堆積，Fe原子配位數為8；圖2中Fe原子處于面心、頂點，屬于面心立方最密堆積，據此分析；

(6)C原子與周圍4個Si原子形成正四面體結構，碳化硅晶體內碳硅鍵的鍵長即為晶胞頂點Si原子與正四面體中心C原子之間的距離，二者連線處于晶胞體對角線上，距離等于晶胞體對角線長度的，而晶胞體對角線長度等于晶胞棱長的倍，晶胞中C原子數目、Si原子數目，晶胞質量，根據晶胞的質量和密度可計算出晶胞的體積和晶胞的棱長，進而算出碳化硅晶體內碳硅鍵的鍵長，據此分析解答；

(1)基態鐵原子的價層電子排布式為，由泡利原理、洪特規則，軌道表達式為：；

故答案為：；

(2)①同主族自上而下原子半徑增大，故原子半徑：；

故答案為：；

②同主族自上而下第一電離能減小，故第一電離能：；

故答案為：；

③CO2屬于分子晶體，而屬于原子晶體，故熔點：；

故答案為：；

④C-H的鍵長比鍵的短，故鍵能：；

故答案為：；

用N原子替換C原子與1個單位負電荷，或者用O原子替換N原子與1個單位負電荷，得到與互為等電子體的分子為：或CO；中與形成6個配位鍵，中有span>1個鍵，故中共有12個鍵，1中含鍵；

故答案為：或CO；12；

為正四面體結構，C原子采取雜化，為平面結構，C原子采取雜化，碳原子的雜化類型轉化過程為：雜化轉化為雜化；分子中1s與1s電子云重疊形成鍵，從共價鍵重疊方式看，分子中鍵類型為鍵；甲烷分子中鍵角為，乙烯中鍵角約是，的鍵角比的鍵角小；

故答案為：雜化轉化為雜化；鍵；小；

圖1中體心Fe原子與位于頂點的Fe原子相鄰，Fe原子配位數為8；圖2中Fe原子處于面心、頂點，屬于面心立方最密堆積；

故答案為：8；面心立方最密堆積；

原子與周圍4個Si原子形成正四面體結構，碳化硅晶體內碳硅鍵的鍵長即為晶胞頂點Si原子與正四面體中心C原子之間的距離，二者連線于晶胞體對角線上，距離等于晶胞體對角線長度的，而晶胞體對角線長度等于晶胞棱長的倍，晶胞中C原子數目，Si原子數目，晶胞質量，晶胞體積，晶胞棱長，故碳化硅晶體內碳硅鍵的鍵長；

故答案為：；