Question

【題目】（1）科學家可以通過__________法發現太陽存在有大量的鐵元素，寫出基態Fe原子的價電子排布圖__________________。從結構上分析Fe3+比Fe2+穩定的原因：________________________。

（2）SCN-常用來檢測Fe3+的存在，SCN-中心原子的雜化方式為_________，三種元素電負性由大到小的順序為__________________。

（3）砷化鎵以第三代半導體著稱，熔點為1230℃，具有空間網狀結構。已知氮化硼與砷化鎵屬于同種晶體類型。則兩種晶體熔點較高的是_________(填化學式)，其理由是________________________。

（4）C60分子又名足球烯，它是由60個碳原子組成的球狀分子，右圖為C60結構圖。一個C60分子中六元環的數目為____________，在C60晶胞中C60分子的配位數為___________。已知C60分子的球體 半徑為a nm，求C60晶體的ρ=_________g/cm3。(用NA表示阿伏加德羅常數，寫出表達式)

Answer 1

【答案】 原子光譜 Fe3+價電子排布式為3d5，為半滿結構，而Fe2+價電子排布式為3d6 sp N>S>C BN 兩種晶體均為原子晶體，N 與B 原子半徑較小，鍵能較大，熔沸點更高 20 12 ×1021

【解析】試題分析：本題考查原子光譜、價電子排布圖的書寫、雜化方式的判斷、電負性大小的比較、晶體熔點高低的比較、晶胞的分析和計算。

（1）鑒定元素常用原子光譜，科學家可以通過原子光譜法發現太陽存在大量的鐵元素。Fe原子核外有26個電子，根據構造原理，基態Fe原子的核外電子排布式為[Ar]3d64s2，基態Fe原子的價電子排布式為3d64s2，基態Fe原子的價電子排布圖為：。Fe3+的價電子排布式為3d5，為半滿結構較穩定，Fe2+的價電子排布式為3d6，所以Fe3+比Fe2+穩定。

（2）SCN-與CO2互為等電子體，CO2中中心原子的雜化方式為sp雜化，則SCN-中中心原子的雜化方式也為sp雜化。根據電負性越大元素的非金屬性越強，非金屬性：NSC，S、C、N三種元素電負性由大到小的順序是：NSC。

（3）砷化鎵熔點較高，具有空間網狀結構，砷化鎵屬于原子晶體；氮化硼與砷化鎵屬于同種晶體類型，氮化硼也屬于原子晶體，氮、硼的原子半徑小于砷、鎵的原子半徑，氮化硼中共價鍵的鍵能大于砷化鎵中共價鍵的鍵能，兩種晶體中熔點較高的氮化硼，氮化硼的化學式為BN。

（4）根據圖示，每個碳原子形成3個碳碳鍵（2個碳碳單鍵和1個碳碳雙鍵），每個五元環周圍有5個六元環，每個六元環周圍有3個五元環和3個六元環，五元環與六元環的個數比為3:5，設五元環、六元環分別有x、y個，則x：y=3:5，5x+6y=360，解得x=12，y=20，一個C60分子中六元環的數目為20。在C60晶胞中C60分子采取分子密堆積，1個C60分子周圍等距離最近的C60分子有12個，C60分子的配位數為12。C60晶胞為面心立方最密堆積，用“均攤法”，1個晶胞中含C60：8+6=4個，C60分子的球體半徑為anm，晶胞的邊長為2anm，1個晶胞的體積為（2anm）3=16a310-21cm3，1mol晶體的體積為16a310-21cm34NA=4a3NA10-21cm3，1molC60晶體的質量為720g，C60晶體的ρ=720g（4a3NA10-21cm3）=1021g/cm3。