Question

【題目】鐵、鈷、鎳的性質非常相似，它們的化合物應用十分廣泛。回答下列問題:

（1）基態鐵原子的價電子排布式為_______。鐵、鈷、鎳的基態原子核外未成對電子數最多的是________。

（2）CoCl2溶于氨水并通入空氣，可從溶液中結晶出橙黃色的[Co(NH3)6]Cl3晶體。該配合物中配體分子的立體構型是_______，其中心原子的雜化軌道類型為_________。

（3）鐵、鎳易與CO作用形成羰基配合物Fe(CO)5、Ni(CO)4,Fe(CO)5的熔點為253K, 沸點為376K,則Ni(CO)4固體屬于_____晶體，其中存在的化學鍵類型為_________。

（4）NiO、FeO的晶體結構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NiO_______FeO (填 “>”“<” 或“=”)，原因是___________。

（5）Fe3O4晶體中，O2-的重復排列方式如圖所示，該排列方式中存在著由如1、3、6、7的O2-圍成的正四面體空隙和3、6、7、8、9、12的O2-圍成的正八面體空隙。Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面體空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面體空隙中，則Fe3O4晶體中，正四面體空隙數與O2-數之比為______，有_____%的正八面體空隙沒有填充陽離子。Fe3O4晶胞中有8個圖示結構單元，晶體密度為5.18g/cm3,則該晶胞參數a=_____pm。(寫出計算表達式)

Answer 1

【答案】 3d64s2 鐵（或Fe） 三角錐形 sp3 分子 配位鍵、共價鍵 ＞ 相同電荷的離子，半徑越小，離子間的靜電作用力越大，離子晶體的晶格能越大 2∶1 50% ×1010

【解析】(1)鐵是26號元素，基態鐵原子的價電子排布式為3d64s2。鈷、鎳的基態原子的價電子排布式分別為3d74s2、3d84s2，三種元素原子的核外未成對電子數分別為4、3、2，未成對電子數最多的是鐵，故答案為：3d64s2；鐵；

(2)在[Co(NH3)6]Cl3晶體中配體分子是氨氣分子，氨氣分子中N原子的價層電子對個數=3+ (5-3×1)=3+1=4，立體構型是三角錐形，其中心原子的雜化軌道類型為sp3，故答案為：三角錐形；p3；

(3)Fe(CO)5的熔點為253K，沸點為376K，熔沸點較低，因此Ni(CO)4的熔沸點也較低，Ni(CO)4固體屬于分子晶體，存在的化學鍵有配位鍵、共價鍵，故答案為：分子；配位鍵、共價鍵；

(4)NiO、FeO的晶體結構類型均與氯化鈉的相同，說明二者都是離子晶體，離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關，離子所帶電荷數越多，離子半徑越小，離子鍵越強，熔點越高．由于Ni2+的離子半徑小于Fe2+的離子半徑，所以熔點是NiO＞FeO，故答案為：＞；相同電荷的離子，半徑越小，離子間的靜電作用力越大，離子晶體的晶格能越大；

(5)結構中如1、3、6、7的O2-圍成的正四面體空隙有8個，由圖可知晶體結構中O2-離子數目為8×+6×=4，故正四面體空隙數與O2-離子數目之比8：4=2：1；Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面體空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面體空隙中，有50%的正八面體空隙沒有填充陽離子。圖示結構中O2-離子數目為8×+6×=4，則含有Fe3+和Fe2+的總數為3，晶胞中有8個圖示結構單元，1mol晶胞的質量為8×(3×56+4×16)=8×232g，則晶體密度==5.18g/cm3，a=×1010，故答案為：2∶1；50%； ×1010。