Question

【題目】鐵碳合金在現代建筑中占有十分重要的地位。

(1)基態Fe3+的M能層上電子排布式為_______，鐵元素可形成多種配合物，如K3[Fe(CN)6]和Fe(CO)5，則這兩種配合物所涉及的元素中，第一電離能由大到小的順序為________，電負性最大的是_______。

(2)三聚氰胺()中六元環結構與苯環類似，它與硝基苯的相對分子質量之差為3，三聚氰胺的熔點為354 ℃，硝基苯的熔點是5.7 ℃。

①三聚氰胺中，環上與環外的氮原子雜化軌道類型分別為_______。

②導致三聚氰胺與硝基苯熔點相差很大的根本原因是____________________。

(3)已知常溫下草酸(HOOC—COOH)的電離平衡常數Ka1=5.6×10-2、Ka2=1.5×10-4，試從結構上解釋Ka1、Ka2數值上的差異__________________。

(4)一定條件下，碳、氮兩種元素可形成一種化合物，該化合物可作耐磨材料，其熔點________(填“高于”、“低于”或“無法判斷”)金剛石的熔點。

(5)鐵鎂合金是目前已發現的儲氫密度最高的儲氫材料之一，其晶胞結構如圖所示。則鐵鎂合金的化學式為________，若該晶胞的參數為dnm，則該合金的密度為____________(不必化簡，用NA表示阿伏加德羅常數)。

Answer 1

【答案】 3s23p63d5 N>O>C>Fe>K O sp2、sp3 三聚氰胺分子間能形成氫鍵，但硝基苯分子間不能形成氫鍵 H+與之間的靜電作用強于H+與之間的靜電作用 高于 Mg2Fe

【解析】(1)Fe原子核外有26個電子，核外電子排布為1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子失去4s能級2個電子、3d能級1個電子形成Fe3+，Fe3+電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，則M層電子排布式為：3s23p63d5；金屬越活潑第一電離相對較小，第一電離能同周期從左到右呈增大趨勢，由于N原子2p軌道半充滿較為穩定，其第一電離能高于O，所以第一電離能由大到小順序為：N＞O＞C，Fe的4s2為全充滿結構，K而4s1易失去1個電子，則Fe的第一電離大于K，則這兩種配合物所涉及的元素中，第一電離能由大到小的順序為N>O>C>Fe>K；非金屬性越強電負性越大，則電負性最大的是O元素；

(2)①氮碳雙鍵兩端的N原子含有兩個σ鍵和一個孤電子對，N原子采用sp2雜化；氨基上N原子價層電子對個數是4且不含孤電子對，則N原子采用sp3雜化；

②1個三聚氰胺分子中σ鍵個數是15，所以1mol三聚氰胺分子中σ鍵的數目為15NA，氫鍵導致物質的熔沸點升高，三聚氰胺分子間能形成氫鍵，導致其熔沸點高于硝基苯；

（3）因H+與C2O42-之間的靜電作用強于H+與HC2O4-之間的靜電作用，H2C2O4的一級電離常數明顯大于二級電離常數；

(4)因N的原子半徑比C原子半徑小，C—N鍵的鍵長比C—C鍵的鍵長短，則相對穩定，故其其熔點高于金剛石的熔點；

(5)Fe位于面心和頂點，數目為：8×+6×＝4；Mg原子位于體心，數目為8，化學式為：FeMg2或Mg2Fe；晶胞參數為d×10-7cm，晶胞的體積為d3×10-21cm3，1mol晶胞的質量為104g，則合金的密度為g/cm3。