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。該配合物中中心離子是_________，配體分子的價層電子對互斥模型________。

（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____________，1mol Ni(CO)4含有的配位鍵數目為_______。

（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78 pm，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） Co3+ 四面體形 分子 8NA ＞ 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%

【解析】（1）本題考查價電子、電子排布式，Fe原子位于第四周期VIII族，其價電子包括最外層電子和次外層d能級，鐵原子價電子排布式為3d64s2；鐵原子、鈷原子、鎳原子屬于同一族，且最外層s能級上都有2個電子，d能級有5個原子軌道，最多容納10個電子，鐵原子未成對電子數為4，鈷原子未成對電子數為3，鎳原子未成對電子數為2，因此未成對電子數最多的是Fe；（2）考查配位化合物，Co3＋為配合物的中心離子，配體是NH3，中心原子為N，價層電子對數為3＋(5－3)/2=4，因此價層電子對互斥模型為四面體；（3）本題考查晶體的判斷、配位鍵，Ni(CO)4熔沸點較低，符合分子晶體的特點，因此Ni(CO)4屬于分子晶體，Ni和CO之間存在配位鍵，配位數為4，則1molNi(CO)4中Ni和CO中存在4mol配位鍵，CO和N2互為等電子體，C和O之間存在叁鍵，即存在1個配位鍵，因此1molNi(CO)4中存在配位鍵的個數為8NA；（4）考查離子晶體熔沸點高低的判斷，離子晶體熔沸點與晶格能有關，晶格能越大，熔沸點越高，晶格能與離子所帶電荷數和離子半徑有關，NiO和FeO中離子所帶電荷數相等，但Ni2＋的半徑小于Fe2＋的半徑，因此NiO的晶格能比FeO大，即NiO的熔點高于FeO；（5）本題考查晶胞，根據信息，此結構中含有8個正四面體，O2－位于頂點和面心，個數為8×1/8＋6×1/2=4，因此正四面體和O2－數之比為8：4=2：1；1、6、7、10能夠成1/4的正八面體，即有12個1/4的正八面體，因此此結構中有4個正四面體，Fe3O4中有2個Fe3＋和1個Fe2＋，因此有兩個正八面體沒有被填充，即50%的正八面體空隙沒有填充陽離子；一個這樣的結構中有4個O2－，而Fe3O4晶胞中有8個圖示結構單元組成，因此晶胞的質量為g，晶胞的體積為(a×10－10)3cm3，代入密度的表達式，求出a=。