Question

【題目】鐵、鈷、鎳等金屬及其化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。回答下列問題：

（1）鐵、鈷、鎳的基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)最多的是_________。

（2）酞菁鈷分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示，中心離子為鈷離子，酞鈷分子中與鈷離子通過配位鍵結(jié)合的氮原子的編號(hào)是_______(填1、2、3、4)，三種非金屬原子的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/span>_______(用相應(yīng)的元素符號(hào)表示)；氮原子的雜化軌道類型為________。

（3）Fe(CO)x常溫下呈液態(tài)，熔點(diǎn)為-20.5℃，沸點(diǎn)為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷Fe(CO)x，晶體屬于_______(填晶體類型)，若配合物Fe(CO)x的中心原子價(jià)電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18，則x=________。

（4）NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉的相同，Ni2+和Fe2+的離子半徑分別為69pm和78pm，則熔點(diǎn)NiO______FeO(填“>”“<”或“=”)，原因是_________。

（5）NiAs的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：①鎳離子的配位數(shù)為_________。

②若阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體密度為pg·cm-3，則該晶胞中最近的Ni2+之間的距離為________cm。(寫出計(jì)算表達(dá)式)

Answer 1

【答案】鐵 2、4 N>C>H sp2、sp3 分子晶體 5 > Ni2+、Fe2+的電荷相同，Ni2+的離子半徑小于Fe2+的離子半徑，晶格能：NiO＞FeO，因此熔點(diǎn)NiO＞FeO 4 ×

【解析】

(1)未成對(duì)電子處于價(jià)電子中，鐵、鈷、鎳的基態(tài)原子的價(jià)電子排布式分別為3d64s2、3d74s2、3d84s2，結(jié)合泡利原理與洪特規(guī)則判斷；

(2)含有孤對(duì)電子的N原子與Co通過配位鍵結(jié)合，形成配位鍵后形成4對(duì)共用電子對(duì)，形成3對(duì)共用電子對(duì)的N原子形成普通的共價(jià)鍵；三種非金屬原子為C、N、H，同周期自左而右電負(fù)性增大；根據(jù)分子中N原子形成的σ鍵個(gè)數(shù)和含有的孤對(duì)電子的數(shù)目，分析判斷；

(3)根據(jù)Fe(CO)x的熔沸點(diǎn)比較低分析判斷晶體類型；Fe原子價(jià)電子數(shù)為8，CO提供一對(duì)孤對(duì)電子，與Fe原子形成配位鍵，根據(jù)Fe(CO)x的中心原子價(jià)電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18，列式計(jì)算x；

(4)離子晶體的熔點(diǎn)與晶格能大小有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，晶格能越大，熔點(diǎn)越高；

(5)①根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Ni、As原子數(shù)目，由晶胞結(jié)構(gòu)可知As原子配位數(shù)為4，結(jié)合晶胞中Ni、As元素?cái)?shù)目之比計(jì)算Ni的配位數(shù)；

②首先計(jì)算晶胞的質(zhì)量，再結(jié)合密度計(jì)算晶胞體積，進(jìn)而計(jì)算晶胞棱長，最后根據(jù)面心與頂點(diǎn)上的Ni原子距離最近計(jì)算。

(1)鐵、鈷、鎳的基態(tài)原子的價(jià)電子排布式分別為3d64s2、3d74s2、3d84s2，三種元素原子的核外未成對(duì)電子數(shù)分別為4、3、2，未成對(duì)電子數(shù)最多的是Fe，故答案為：Fe；

(2)有孤對(duì)電子的N原子與Co通過配位鍵結(jié)合，形成配位鍵后形成4對(duì)共用電子對(duì)，形成3對(duì)共用電子對(duì)的N原子形成普通的共價(jià)鍵，1號(hào)、3號(hào)N原子形成3對(duì)共用電子對(duì)為普通共價(jià)鍵，2號(hào)、4號(hào)N原子形成4對(duì)共用電子對(duì)，與Co通過配位鍵結(jié)合；酞菁鈷中三種非金屬原子為C、N、H，同周期自左而右電負(fù)性增大，非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大，故電負(fù)性N＞C＞H；分子中N原子有形成2個(gè)σ鍵，含有1對(duì)孤對(duì)電子，有形成3個(gè)σ鍵，沒有孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目均為3，N原子的雜化軌道類型為 sp2；有形成3個(gè)σ鍵，含有1對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目均為4，N原子的雜化軌道類型為 sp3，故答案為：2、4；N＞C＞H；sp2、sp3；

(3)配合物Fe(CO)x的熔沸點(diǎn)比較低，易溶于非極性溶劑，應(yīng)屬于分子晶體；Fe原子價(jià)電子數(shù)為8，CO提供一對(duì)孤對(duì)電子，與Fe原子形成配位鍵，則8+2x=18，解得x=5，故答案為：分子晶體；5；

(4)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，說明二者都是離子晶體，Ni2+、Fe2+的電荷相同，Ni2+的離子半徑小于Fe2+的離子半徑，故晶格能：NiO＞FeO，所以熔點(diǎn)NiO＞FeO，故答案為：＞；Ni2+、Fe2+的電荷相同，Ni2+的離子半徑小于Fe2+的離子半徑，故晶格能：NiO＞FeO，所以熔點(diǎn)NiO＞FeO；

(5)①晶胞中As原子數(shù)目為4，Ni原子數(shù)目=8×+6×=4，二者為1∶1，由晶胞結(jié)構(gòu)可知As原子配位數(shù)為4，故Ni的配位數(shù)為4，故答案為：4；

②面心與頂點(diǎn)上的Ni原子距離最近，最近的Ni2+之間的距離為晶胞棱長的，晶胞質(zhì)量=4×g=g，晶胞體積=g÷pgcm-3=cm3，晶胞棱長=cm，故最近的Ni2+之間的距離=×cm，故答案為：×。