Question

【題目】鐵、銅及其化合物在日常生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用。回答下列問題：

（1）鐵元素在周期表中的位置是_______，基態(tài)Cu2+的核外電子排布式是__________。元素鐵與銅的第二電離能分別為：ICu=1958 kJ·mol-1、IFe=1561 kJ·mol-1，ICu＞IFe的原因是_________________。

（2）有機(jī)鐵肥三硝酸六尿素合鐵(Ⅲ)，化學(xué)式為：[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3。

①尿素分子中C原子的雜化方式是__________。

②[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3 中“H2NCONH2”與 Fe(Ⅲ)之間的作用力是_______。根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論推測(cè) NO3－的空間構(gòu)型為____________。

（3）Fe3+可用SCN－檢驗(yàn)，其對(duì)應(yīng)的酸有兩種，分別為硫氰酸（H-S-C≡N）和異硫氰酸（H-N=C=S），這兩種酸中沸點(diǎn)較高的是_______， 原因是______________。

（4）FeCl3晶體易溶于水和乙醇，用酒精燈加熱即可氣化，由此可知 FeCl3的晶體類型為______；S和Fe形成的某化合物，其晶胞如圖一所示， 則該物質(zhì)的化學(xué)式為__________。

（5）Cu晶體的堆積方式如圖二所示，晶體中Cu原子的配位數(shù)為_______；設(shè)Cu原子半徑為a，晶體空間利用率為 _________（用含a 的式子表達(dá)，不化簡(jiǎn)）。

Answer 1

【答案】 4 周期 VIII 族 [Ar]3d9 銅失去1個(gè)電子后為3d10，軌道為全充滿，相對(duì)較穩(wěn)定，再失去電子較難；而鐵失去1個(gè)電子后為3d64s1，再失去電子相對(duì)較易 sp2 配位鍵 平面三角形 異硫氰酸（ H-N=C=S） 異硫氰酸更易形成分子間氫鍵 分子晶體 FeS 12

【解析】（1）鐵元素是26號(hào)，在周期表中的位置是四 周期 VIII 族；基態(tài)Cu2+的核外電子排布式是[Ar]3d9；ICu＞IFe的原因是 銅失去1個(gè)電子后為3d10，軌道為全充滿，相對(duì)較穩(wěn)定，再失去電子較難；而鐵失去1個(gè)電子后為3d64s1，再失去電子相對(duì)較易 ；

（2）①尿素分子中C原子形成3個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，雜化方式是sp2 ； Fe(Ⅲ)提供空軌道，配體H2NCONH2中的兩個(gè)N原子提供孤電子對(duì)，[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3 中“H2NCONH2”與 Fe(Ⅲ)之間的作用力是配位鍵；根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，NO3―中心原子N的價(jià)層電子對(duì)為3+(5+1-2×3)/2=3,雜化方式是sp2 ，推測(cè) NO3－的空間構(gòu)型為平面三角形。（3）硫氰酸（H-S-C≡N）和異硫氰酸（H-N=C=S）沸點(diǎn)較高的是異硫氰酸（H-N=C=S），該分子中N原子電負(fù)性較大，且存在N―H鍵，具備氫鍵形成的條件，易形成分子間氫鍵。（4）FeCl3晶體易溶于水和乙醇，用酒精燈加熱即可氣化，說明FeCl3沸點(diǎn)低，分子極性小，具有分子晶體的特點(diǎn)為分子晶體。根據(jù)圖一晶胞中Fe的個(gè)數(shù)為4，S原子的個(gè)數(shù)為8×1/8+6×1/2=4，故該物質(zhì)的化學(xué)式為FeS；（5）以銅晶胞的一個(gè)面心的原子為觀察點(diǎn)，該平面和上下兩個(gè)平面上各有四個(gè)原子與中心原子最近且距離相等，共12個(gè)，晶體中Cu原子的配位數(shù)為12；4個(gè)銅原子的體積4×4πa3,晶胞的邊長(zhǎng)為4a×/2,故空間利用率為