Question

【題目】[化學(xué)——選修 3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]

(1) 過(guò)渡金屬元素鐵能形成多種配合物，如：[Fe (CN) 6] 4-、[Fe(SCN)6]3－等。

Fe3＋的核外電子排布式為______________，從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋Fe3＋比Fe2＋穩(wěn)定的理由是_______________。

(2) N的基態(tài)原子中能量最高的電子，其電子云在空間有________個(gè)方向，原子軌道呈________形。

(3) (NH4)2SO4陰離子的立體構(gòu)型是________，NH4+中心原子的雜化類(lèi)型是________。

(4) Fe有δ、γ、α三種同素異形體，其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示:

① δ、α兩種晶體晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為_____________。

②1個(gè)γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為_____________。

③若Fe原子半徑為rpm，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則δ-Fe單質(zhì)的密度為____________g/cm3(列出算式即可)。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d5 Fe3＋的3d軌道為半充滿(mǎn)狀態(tài)，能量低穩(wěn)定 3 啞鈴(或紡錘) 正四面體形 sp3 4:3 4

【解析】（1）Fe為26號(hào)元素，Fe3+的核外電子排布式為[Ar]3d5，Fe3＋的3d軌道為半充滿(mǎn)狀態(tài)，能量低穩(wěn)定，故Fe3+比Fe2+穩(wěn)定；（2）因?yàn)榈�原子的最外層�?個(gè)電子，其中2個(gè)是成對(duì)的，剩下的三個(gè)電子占據(jù)了三個(gè)p軌道，并且垂直分布，這樣能量才能最低，則N的基態(tài)原子電子云在空間有3個(gè)方向，原子軌道呈啞鈴或紡錘形；（3）(NH4)2SO4陰離子SO42-的中心S原子的價(jià)層電子對(duì)為：孤對(duì)電子數(shù)6－2×4+2＝0，成鍵電子對(duì)數(shù)4，sp3雜化，其立體構(gòu)型是四面體形；NH4+中N原子雜化軌道數(shù)為×（5+4-1）=4，采取sp3雜化方式；（4）①根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，δ晶胞中以頂點(diǎn)鐵原子為例，與之距離最近的鐵原子是體心上的鐵原子，這樣的原子有8個(gè)，所以鐵原子的配位數(shù)為8，α晶胞中以頂點(diǎn)鐵原子為例，與之距離最近的鐵原子是與之相連的頂點(diǎn)上的鐵原子，這樣的原子有6個(gè)，所以鐵原子的配位數(shù)為6，所以δ、α兩種晶體晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為4：3；②利用均攤法計(jì)算得γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為8×+6×=4；③由晶胞示意圖可知，δ-Fe單質(zhì)為體心立方堆積，鐵原子為面心和頂點(diǎn)，則一個(gè)晶胞中Fe的個(gè)數(shù)為1+8×=2，一個(gè)晶胞的質(zhì)量為，體心結(jié)構(gòu)中，體對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)為4rpm，晶胞邊長(zhǎng)為，晶胞體積為cm3，故密度為。