Question

【題目】釹鐵硼磁鐵是最常使用的稀土磁鐵，被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品中。生產(chǎn)釹鐵硼磁鐵的主要原材料有稀土金屬釹、純鐵、鋁、硼以及其他物質(zhì)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)釹(Nd)為60號(hào)元素，在元素周期表中位于第____周期；基態(tài)Fe2＋外圍電子的軌道表達(dá)式為_____________。

(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得AlCl3的實(shí)際存在形式為Al2Cl6，其分子的球棍模型如圖所示。

①該分子中Al原子采取______雜化。

②Al2Cl6與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]，[Al(OH)4]－中存在的化學(xué)鍵有____（填標(biāo)號(hào)）。

A．離子鍵　　B．極性共價(jià)鍵　　C．金屬鍵　　D．非極性共價(jià)鍵　　E．氫鍵

(3)FeO是離子晶體，其晶格能可通過(guò)如下的Born﹣Haber循環(huán)計(jì)算得到。

基態(tài)Fe原子的第一電離能為___kJ·mol-1，FeO的晶格能為___kJ·mol-1。

(4)因材料中含有大量的釹和鐵，容易銹蝕是釹鐵硼磁鐵的一大弱點(diǎn)，可通過(guò)電鍍鎳(Ni)等進(jìn)行表面涂層處理。已知Ni可以形成化合物四羰基鎳［Ni(CO)4］，其為無(wú)色易揮發(fā)劇毒液體，熔點(diǎn)為－25 ℃，沸點(diǎn)為43 ℃，不溶于水，易溶于乙醇、苯、四氯化碳等有機(jī)溶劑，四羰基鎳的晶體類(lèi)型是_______，寫(xiě)出與配體互為等電子體的分子和離子的化學(xué)式為_____、_____（各寫(xiě)一種）。

(5)已知立方BN晶體硬度很大，其原因是________；其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，設(shè)晶胞中最近的B、N原子之間的距離為a nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶體的密度為_____g·cm-3（列式即可，用含a、NA的代數(shù)式表示）。

Answer 1

【答案】六 sp3 B 762.5 3902 分子晶體 N2 CN- 立方BN晶體是原子晶體，B-N鍵鍵能大，所以質(zhì)地堅(jiān)硬

【解析】

(1)Nd為60號(hào)元素，根據(jù)各個(gè)周期中包含的元素種類(lèi)數(shù)目及元素周期表結(jié)構(gòu)確定其所在的位置；根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)Fe2+核外電子排布，并用軌道表達(dá)式表達(dá)；

(2)①A12C16為雙聚分子結(jié)構(gòu)式，根據(jù)圖知，每個(gè)Al原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷Al原子雜化類(lèi)型；

②[Al(OH)4]－中Al離子和O原子之間存在配位鍵、O-H原子之間存在極性鍵，配位鍵也屬于共價(jià)鍵；

(3)根據(jù)第一電離能和晶格能的定義，結(jié)合圖示數(shù)據(jù)解答；

(4)根據(jù)晶體的性質(zhì)判斷其晶體類(lèi)型，結(jié)合等電子體含義書(shū)寫(xiě)配體CO互為等電子體的分子和離子的化學(xué)式；

(5)已知立方BN晶體硬度很大，說(shuō)明原子之間作用力很強(qiáng)，屬于原子晶體，用均攤方法根據(jù)密度計(jì)算公式計(jì)算NA的值。

(1) Nd為60號(hào)元素，由于元素周期表中各個(gè)周期包含的元素種類(lèi)數(shù)目分別是2、8、8、18、18、32、32，則Nd為第六周期第IIIB族，Fe是26號(hào)元素，原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，則Fe2+核外電子排布為1s22s22p63s23p63d6，價(jià)層電子的軌道表達(dá)式為：；

(2)①A12C16為雙聚分子結(jié)構(gòu)式，根據(jù)圖知，每個(gè)Al原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷Al原子雜化類(lèi)型為sp3雜化；

②[Al(OH)4]－中Al離子和O原子之間存在配位鍵、O-H原子之間存在極性鍵，配位鍵也屬于共價(jià)鍵，故合理選項(xiàng)是B；

(3)Fe原子的第一電離能為Fe(g)原子失去1個(gè)電子形成Fe+(g)所需要的能量，故Fe的第一電離能為：762.5 kJ/mol；FeO晶格能是成Fe2+(g)與O2-(g)形成1 mol FeO晶體釋放的能量，根據(jù)圖示可知FeO晶格能為3902 kJ/mol；

(4)化合物四羰基鎳［Ni(CO)4］，其為無(wú)色易揮發(fā)劇毒液體，熔點(diǎn)為-25℃，沸點(diǎn)為43℃，不溶于水，易溶于乙醇、苯、四氯化碳等有機(jī)溶劑，說(shuō)明其構(gòu)成微粒之間作用力小，具有分子晶體的特點(diǎn)，故四羰基鎳的晶體類(lèi)型是分子晶體，四羰基鎳［Ni(CO)4］的配位體是CO，含有2個(gè)原子，電子總數(shù)為14，所以根據(jù)等電子體的含義可知與CO互為等電子體的分子為N2，離子為CN-；

(5)立方BN晶體硬度很大，其原因是立方BN晶體是原子晶體，原子半徑小，B-N鍵鍵能大，斷裂消耗很高能量，故質(zhì)地堅(jiān)硬，熔沸點(diǎn)高；

根據(jù)BN晶體結(jié)構(gòu)可知，在一個(gè)晶胞中含有的N原子數(shù)為：8×+6×=4，含有的B原子數(shù)目為4×1=4，即一個(gè)晶胞中含有4個(gè)BN，晶胞中最近的B、N原子之間的距離為a nm，該距離等于晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)度的，晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)度=4a nm，晶胞棱長(zhǎng)= nm，晶胞體積為V=( nm)3=(×10-7cm)3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，ρ== g/cm3。