Question

金屬鎳，鐵及非金屬元素碳在合金材料，有機合成材料中有廣泛的應用．請回答下列問題：
（1）Ni原子的核外電子排布式為                       ．
（2）Fe原子的外圍電子排布圖為                       ．
（3）含碳化合物丙烯腈(H₂C=CH—C≡N)分子中碳原子軌道雜化類型為                             
（4）NiO，FeO的晶體類型均與氯化鈉晶體相同，Ni²⁺和Fe²⁺離子半徑分別為69 Pm和78 Pm，則兩種物質的熔點
NiO     FeO(填“>”或“<”)，判斷依據是                                                  ．
（5）CaC₂晶體的晶胞也與氯化鈉相似，但由于CaC₂晶體中的C₂^2-存在，使晶胞沿一個方向拉長，則CaC₂晶體中1個C₂^2-周圍距離最近且相等的Ca²⁺數目為              ，C₂^2-與O₂²⁺互為等電子體，寫出O₂²⁺的電子式                 ．
（6）鐵在一定條件下可形成體心立方堆積的晶體，設鐵原子半徑為r，請用含r的代數式表示該晶體空間利用率                    ．

Answer 1

（1）[Ar]3d⁸4S²      （2）       （3）sp，sp²
（4）>  NiO，FeO都是離子晶體，氧離子半徑相同，Ni²⁺半徑比Fe²⁺小，半徑越小離子晶體晶格能越大，晶格能越大熔點越高．  （5）4        （6）=0．68．

試題分析：（1）Ni是28號元素，其原子的核外電子排布式為 [Ar]3d⁸4S²。（2）Fe是26號元素，原子的外圍電子排布圖為。（3）含碳化合物丙烯腈(H₂C=CH—C≡N)分子中碳碳雙鍵上的碳原子是軌道雜化類型為sp²；C≡N鍵上的碳原子采用軌道雜化類型為sp。（4）NiO，FeO的晶體類型都是離子晶體。對于離子晶體來說，離子的半徑越小，離子所帶的電荷越多，晶體的熔點、沸點就越高。它們所帶的電荷相同氧離子半徑相同，Ni²⁺半徑比Fe²⁺小。離子的半徑越小，離子晶體晶格能越大，晶格能越大熔點越高．兩種物質的熔點NiO>FeO。（5）根據晶體結構，利用均攤法：頂點上，棱上，面上的離子個數進行計算。頂點離子上離子個數乘以1/8，棱上離子個數乘以1/4，面上離子個數乘以1/2，得出陰陽離子個數，即得出一個晶胞中有四個CaC₂，所以每個Ca²⁺周圍最近的C₂^2-有四個。利用等電子體原理，O₂²⁺與N₂互為等電子體，所有在O₂²⁺中，O原子與O原子之間是三對共用電子對，將N₂的電子式中的N原子改為O原子，然后帶上中括號，右上角寫上2+就可以了。（6）體心立方堆積的晶體中，體對角線上的原子互相接觸。設立方體的邊長為a, 鐵原子半徑為r．則有a=4r,a=。因此該立方體體積為V=a³ =  r³．該立方體中所有原子數為：頂點 8×1/8=1和體心中的1個共2個原子，其所占的體積為V (Fe)=2×=。從而得到該晶體空間的利用率為V(Fe):V==0．68。