Question

【題目】鐵銅是人類最早大規模使用的金屬，它們的化合物在科學研究和工業生產中具有許多用途。請回答以下問題：

(1)鐵元素在周期表中的位置是____，銅的基態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172.5～173℃，100℃以上升華，沸點249℃。據此判斷二茂鐵晶體類型為______________。

(3)藍礬（CuSO4·5H2O）的結構如下圖所示:

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

(4)鐵有δ、γ、α三種同素異形體，下圖是它們的晶體結構圖，三種晶體中鐵原子周圍距離最近的鐵原子個數之比為______。

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

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號元素，在第 4周期VIII族，銅是29號元素，基態電子排布式為 [Ar]3d10 4s1 ；(2)根據二茂鐵的物理性質可知，該物質屬于分子晶體。

(3)虛線表示氫鍵。硫酸根離子的結構根據VSEPR理論分析，中心原子S上的價層電子對數為4+（6-2×4+2）/2=4，由于S上沒有孤電子對，SO42-空間構型為正四面體；硝酸根離子中氮原子的價層電子對數=3+（5+1-3×2）/2=3，N采用sp2雜化，氧原子最外層有6個電子，電子排布圖為 。

(4) δ-鐵時體心立方結構，以體心的鐵原子分析，由晶胞結構可知，與之最近的鐵原子位于晶胞的立方體的頂點上，故與中心鐵原子周圍距離最近的鐵原子個數為8；γ-鐵是面心立方結構，由晶胞結構可知，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個晶胞共有，故與之最近的鐵原子共有12個；α-鐵時簡單立方結構，由晶胞結構可知，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，三種晶體中鐵原子周圍距離最近的鐵原子個數之比為8:12:6= 4：6：3。

(5)該晶胞中金原子個數為8×1/8=1，銅原子個數為6×1/2=3，氫原子可進入金原子和銅原子構成的四面體空隙中，氫原子應位于晶胞內部，若將銅原子和金原子等同看待，該晶體儲氫后的晶胞結構與氟化鈣的結構相似，氟化鈣晶胞中含有4個鈣離子和8個氟離子，氫原子相當于晶胞中的氟離子，則晶胞中銅和金原子總數與氫原子數目比為1:2，所以該晶胞中應含有8個氫原子，該晶體儲氫后的化學式為Cu3AuH8。