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69Pm和78Pm，則兩種物質(zhì)的熔點NiO

 

FeO（填“＞”或“＜”），判斷依據(jù)是

 

．
（5）CaC₂晶體的晶胞也與氯化鈉相似，但由于CaC₂晶體中C₂^2-的存在，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(shù)目為

 

，C₂^2-與O₂²⁺互為等電子體，寫出O₂²⁺的電子式

 

．
（6）CH₄和SiH₄中，沸點高的是

 

（填化學式），判斷依據(jù)是

 

（7）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，相對原子質(zhì)量為55.9，請用含r和N_A的代數(shù)式表示該晶體的密度

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,晶格能的應用,“等電子原理”的應用,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）鎳屬于28號元素，根據(jù)構(gòu)造原理可以寫出該原子的核外電子排布式；
（2）寫出基態(tài)鐵原子核外電子排布式，寫出外圍電子排布圖；
（3）丙烯腈（H₂C=CH-C≡N）中的C分別形成2個δ鍵和3個δ鍵，故碳原子的雜化軌道類型為sp和sp²雜化；
（4）離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強，熔點越高；
（5）晶胞的一個平面的長與寬不相等，所以1個Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-有4個，而不是6個；等電子體的結(jié)構(gòu)相似，故O₂²⁺的電子式與C₂^2-的電子式相似；
（6）二者組成微粒為分子，屬于分子晶體，利用相對分子質(zhì)量分析分子間作用力，比較沸點大��；
（7）晶體為體心立方，晶體體對角線為鐵原子半徑的4倍；計算出晶胞中含F(xiàn)e數(shù)目，利用公式：ρ=

M

Vm

計算．

解答： 解：（1）鎳屬于28號元素，根據(jù)構(gòu)造原理可以寫出該原子的核外電子排布式，Ni的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²；
（2）鐵是26號元素，其原子核外有26個電子，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²或[Ar]3d⁶4s²，則外圍電子排布式為：3d⁶4s²，從而表示外圍電子排布圖：，故答案為：；
（3）（3）通過丙烯氰的結(jié)構(gòu)可以知道碳原子的雜化軌道類型為sp和sp²雜化，與sp雜化的C原子直接相連的原子有C和N，故答案為：sp雜化、sp²雜化；
（4）Ni0、Fe0的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，說明二者都是離子晶體，離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強，熔點越高．由于Ni²⁺的離子半徑小于Fe²⁺的離子半徑，屬于熔點是NiO＞FeO，故答案為：＞；，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，熔點越高；
（5）依據(jù)晶胞示意圖可以看出，晶胞的一個平面的長與寬不相等，再由圖中體心可知1個Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-有4個，而不是6個，要特別注意題給的信息；根據(jù)等電子體的結(jié)構(gòu)相似，O₂²⁺的電子式 ，在1個O₂²⁺含有2個π鍵，故1 mol O₂²⁺中，含有2N_A個 π鍵，故答案為：4、；
（6）因結(jié)構(gòu)相似時，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，因此CH₄的沸點低于SiH₄；，故答案為：SiH₄、CH₄和SiH₄是分子晶體，沸騰時破壞范德華力，與相對分子質(zhì)量成正比，所以SiH₄的相對分子質(zhì)量大，沸點高；
（7）晶體為體心立方，晶體體對角線為鐵原子半徑的4倍，則邊長為

4r

3

=

4 3

3

r；體心立方晶胞含有Fe數(shù)目為8×

1

8

+1=2，V_m=(

4 3

3

r)3×

NA

2

，ρ=

M

Vm

=

55.9

( 4 3 3 r)3× NA 2

=

2×55.9×3 3

NA×64r3

，故答案為：

2×55.9×3 3

NA×64r3

．

點評：本題考查較為全面，涉及到化學方程式的書寫、電子排布式、分子空間構(gòu)型、雜化類型的判斷以及有關(guān)晶體的計算，但解題具有較強的方法性和規(guī)律性，學習中注意總結(jié)如何書寫電子排布式，如何判斷分子空間構(gòu)型以及有關(guān)晶體計算等方法．