Question

【題目】鐵、鈷、鎳都屬于第Ⅷ族元素，它們的單質、合金及其化合物在催化劑和能源領域用途非常廣泛。

(1)基態Fe2+的核外電子排布式為__。結合電子排布式分析Fe3+比Co3+氧化性弱的原因：__。

(2)BNCP可用于激光起爆器等，BNCP可由N2H4、HClO4、CTCN、NaNT共反應制備。

①ClO4-的空間構型為__。

②CTCN的化學式為[Co(NH3)4CO3]NO3，與Co3+形成配位鍵的原子是__。（已知CO32-的結構式為）

③NaNT可以（雙聚氰胺）為原料制備，雙聚氰胺中碳原子雜化軌道類型為__，1mol中含有σ鍵的物質的量為__。

④[Ni(N2H4)2](N3)2是一種富氮含能材料。配體N2H4能與水混溶，除因為它們都是極性分子外，還因為__。

(3)一種新型的功能材料的晶胞結構如圖1所示，它的化學式可表示為___。晶胞中離1個Mn原子最近的Ni原子有__個。

(4)鎳鎂合金是目前已發現的儲氫密度最高的儲氫材料之一，其晶胞結構如圖2所示。若該晶體儲氫時，H2分子在晶胞的體心和棱的中心位置，距離最近的兩個H2分子之間的距離為anm，則鎳鎂晶體未儲氫時的密度為__（列出計算表達式，NA表示阿伏加德羅常數的數值）gcm-3。

Answer 1

【答案】[Ar]3d6(或1s22s22p63s23p63d6) Fe3+的基態電子排布式為3d5，Co3+的基態電子排布式為3d6，Fe3+具有半充滿結構，而Co3+不具備半充滿結構，因此Fe3+氧化性比Co3+弱 正四面體 N和O sp和sp2 9mol N2H4與H2O之間可以形成氫鍵 Ni2MnGa 8

【解析】

(1)基態Fe的電子排布式為[Ar]3d64s2(或1s22s22p63s23p63d64s2)，則基態Fe2+的核外電子排布式為[Ar]3d6(或1s22s22p63s23p63d6)。利用價電子排布式判斷價電子層是否達穩定狀態，可得出Fe3+比Co3+氧化性弱的原因是Fe3+的基態電子排布式為3d5，Co3+的基態電子排布式為3d6，Fe3+具有半充滿結構，而Co3+不具備半充滿結構，因此Fe3+氧化性比Co3+弱。 (2)①ClO4-中，Cl的價層電子對數為4，且不存在孤對電子，由此可推出空間構型為正四面體。答案為：正四面體；

②CTCN的化學式為[Co(NH3)4CO3]NO3，配體為NH3和CO32-，則與Co3+形成配位鍵的原子為N和O。答案為：N和O；

③從雙聚氰胺的結構中，能得出碳原子的價層電子對數為2和3，則雜化軌道類型為sp和sp2；兩個原子間只能形成1個σ鍵，由結構可確定1mol中含有σ鍵的物質的量為9mol。答案為：sp和sp2；9mol；

④配體N2H4能與水混溶，除因為它們都是極性分子外，還因為N2H4與H2O之間可以形成氫鍵。答案為：N2H4與H2O之間可以形成氫鍵；

(3)晶胞中，Ni原子位于每個小立方體的體心，則晶胞中所含Ni原子個數為8；Mn原子位于頂點和面心，則晶胞中所含Mn原子個數為8×+6×=4；Ga原子位于體心和棱上，則晶胞中所含Ga原子個數為1+12×=4，則化學式為Ni2MnGa。晶胞中，Mn原子在面心，而Ni原子在小立方體的體心，則晶胞中離1個Mn原子最近的Ni原子有8個。答案為：Ni2MnGa；8；

(4)每個面的兩條相交的棱的中點連線即為“距離最近的兩個H2分子之間的距離為anm”，設立方體的邊長為x，則a2=()2+()2，從而求出x=nm。每個晶胞中含有4個NiMg2，則可求出鎳鎂晶體未儲氫時的密度為=g/cm3。答案為：。