Question

【題目】[化學—選修3：物質結構與性質]
（1）Fe3+的電子排布式為___________________。已知，Fe3＋的化學性質比Fe2＋穩定，請從原子結構的角度進行解釋____________________。

（2）Fe能與CO形成配合物Fe(CO)5，1 mol Fe(CO)5中含有________ molσ鍵。

（3）與CO互為等電子體的分子和離子分別為________ 和_______(各舉一種，填化學式)。

（4）某化合物與Cu（Ⅰ）（Ⅰ表示化合價為+1）結合形成圖甲所示的離子。該離子中含有化學鍵的類型有____________________。（填序號）

A．極性鍵 B．離子鍵 C．非極性鍵 D．配位鍵

（5）向氯化銅溶液中通入足量的二氧化硫，生成白色沉淀M， M的晶胞結構如圖乙所示。寫出該反應的離子方程式：____________________。

（6）已知由砷與鎵元素組成的化合物A為第三代半導體。已知化合物A的晶胞結構與金剛石相似，其晶胞結構如圖丙所示，請寫出化合物A的化學式___________。設化合物A的晶胞邊長為pm，則每立方厘米該晶體中所含砷元素的質量為______________g（NA表示阿伏加德羅常數的值）。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 Fe3＋的3d軌道填充了5個電子，為半充滿狀態 10 N2 CN－ A C D 2Cu2+ + 2Cl- + SO2 + 2H2O ﹦ 2CuCl↓ + SO4 2-+ 4H+ GaAs

【解析】

（1）根據電子排布式書寫要求、洪特規則和能量最低原理解答；（2）根據Fe(CO)5的結構和σ鍵的含義分析解答；（3）原子數相同、電子總數相同的分子，互稱為等電子體來解答；（4）根據化學鍵的類別解答；（5）根據M的晶胞結構如圖乙推測M的化學式，根據反應物和生成物寫出離子方程式；（6）根據晶胞結構推測A的化學式，并進行計算。

（1）Fe是在元素周期表中是26號元素，所以Fe3+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5，Fe2+的電子排布式是：1s22s22p63s23p63d6，根據洪特規則，3d5是半充滿狀態，能量較低，比較穩定，而3d6不是半充滿狀態，能量較高，很容易失去一個電子變成半充滿的穩定狀態，所以正確答案：1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5；Fe3＋的3d軌道填充了5個電子，為半充滿狀態；

（2）Fe與CO通過配位鍵形成配合物，所以有5個σ鍵，C和O原子之間形成л鍵和σ鍵，其中有1個是σ鍵，所以共有5個σ鍵，所以1 mol Fe(CO)5中含有10 molσ鍵，正確答案：10；

（3）根據等電子體的定義可知，CO有2個原子，14個電子組成的，所以其等電子體有N2分子和CN-離子，正確答案：N2；CN－；

（4）根據題干圖甲可知：N原子與Cu原子之間形成配位鍵，N原子與C原子之間、N原子與H原子之間、C原子與H原子之間形成極性鍵，C原子與C原子之間形成非極性鍵，所以甲中存在的共價鍵類型有極性鍵、非極性鍵、配位鍵，所以選擇A、C、D，正確答案：A、C、D；

（5）由圖乙可以看出，該沉淀的組成應該由兩種元素組成，該晶胞中微粒個數可以計算為：小黑球4個，空心球8×1/8+6×1/2=4，所以這兩種元素微粒個數比為1：1。該沉淀由氯化銅溶液中通入足量的二氧化硫反應生成，Cu2+有強的氧化性，SO2具有還原性，產物中應該有Cu+和SO42-生成，那沉淀只能是Cu+和Cl-結合而成的。所以根據氧化還原原理書寫方程為2Cu2+＋2Cl－＋SO2＋2H2O＝2CuCl↓+SO42－+4H+。

（6）由晶胞結構可知，小黑球4個，空心球8×1/8+6×1/2=4，該化合物化學式為GaAs，；晶胞的體積V=（apm）3=a3×10-10cm3，每個晶胞中含4個As原子，所以每立方厘米該晶體中所含砷元素的質量為：4×75g·mol-1/NAV=3×1032/a3NA，正確答案：GaAs；3×1032/a3NA。