Question

【題目】早期發現的一種天然二十面體準晶顆粒由Al、Ca、Cu、Fe四種金屬元素組成。請回答下列問題：

(1)基態鐵原子價電子排布式為_________，從結構角度來看，Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是________________。

(2)SCN－離子可用于 Fe3+的檢驗，其對應的酸有兩種，分別為硫氰酸(H-S-C≡N)和異硫氰酸(H-N=C=S)。

①寫出與 SCN－互為等電子體的一種微粒_____(分子或離子)；

②硫氰酸分子中硫原子的雜化方式為_____。

③異硫氰酸的沸點比硫氰酸沸點高的原因是____________________________。

(3)新制的Cu(OH)2可溶于過量的氨水，生成的配合物[Cu(NH3)4](OH)2中含有的化學鍵類型有 _____________________，1 mol該物質中含有 ____________________個σ鍵。

(4)CaF2晶體的晶胞如圖所示。已知：CaF2晶體的密度為ρ g·cm－3，NA代表阿伏加德羅常數的值。CaF2晶體中Ca2＋和F－之間的最近核間距(d)為 ______________pm(列出計算式即可)。

Answer 1

【答案】3d64s2 Fe3+價電子為3d5半滿狀態，更穩定 N2O、CO2、CS2、OCN任意一種 sp3 異硫氰酸分子間含有氫鍵 離子鍵、共價鍵、配位鍵 18NA

【解析】

(1)基態鐵原子的核外電子排布式為[Ar]3d64s2；結合構造原理與洪特規則特例，書寫符合條件的元素原子的價電子排布進行判斷；

(2)根據洪特規則特例，處于半充滿、全充滿狀態更穩定；

①原子總數相等、價電子總數也相等的微粒互為等電子體，C原子與1個單位負電荷可以等效替換為N原子，N原子與1個單位負電荷可以替換為O原子，S原子可以用氧原子替換；

②單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；HSCN分子中分子結構式為HSC≡N，每個S原子價層電子對個數是4且含有兩個孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷硫原子的雜化方式；

③分子間形成氫鍵的物質，沸點更高；

(3)根據分子的結構所以含有的化學鍵離子鍵、共價鍵、配位鍵，得出σ鍵的數目；

(4)則氟離子和鈣離子之間的最小距離就是該晶胞體對角線的，根據密度公式，算出體積，再算出晶胞的邊長，再算出對角線的長度，從而得出距離。

（1）26號鐵元素的基態原子的原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，基態鐵原子價電子排布式為3d64s2，可知在3d軌道上存在4個未成對電子；失去電子變成鐵離子時，先失去4s軌道上的2個電子，后失去3d軌道上的1個電子，Fe2+價電子為3d6，失去電子形成更穩定的3d5半滿狀態的Fe3+，Fe2+ 易被氧化成Fe3+，

故答案為：3d64s2；Fe3+價電子為3d5半滿狀態，更穩定；

(2)①C原子與1個單位負電荷可以等效替換為N原子，N原子與1個單位負電荷可以替換為O原子，S原子可以用氧原子替換，與SCN互為等電子體的一種微粒為：N2O、CO2、CS2、OCN，

故答案為：N2O、CO2、CS2、OCN任意一種；

② HSCN分子中分子結構式為HSC≡N，每個S原子價層電子對個數是4且含有兩個孤電子對，根據價層電子對互斥理論可知硫原子的雜化方式為sp3，

故答案為：sp3；

③異硫氰酸分子間含有氫鍵，異硫氰酸的沸點比硫氰酸沸點高，

故答案為：異硫氰酸分子間含有氫鍵；

(3) [Cu(NH3)4](OH)2銅離子提供空軌道，氮原子提供孤電子對，銅離子和氨氣分子之間形成配位鍵，氨氣分子中氮和氫原子之間以共價鍵結合，內界離子和外界離子氫氧根離子之間以離子鍵結合，所以含有的化學鍵離子鍵、共價鍵、配位鍵，4molNH3總共含有σ鍵的物質的量為12mol，1mol該配合物中含有4mol配位鍵，外界的氫氧根離子中也有2molσ鍵，所以該1mol物質中含有的鍵的物質的量為18mol，即18NA個鍵。

故答案為：離子鍵、共價鍵、配位鍵；18NA；

(4)該晶胞中含有氟離子的個數為6×+8×=4，含有鈣離子的個數為8，故該晶胞的質量為，由晶胞的密度可以求出晶胞的體積===cm3，故晶胞的邊長為 cm。則氟離子和鈣離子之間的最小距離就是該晶胞體對角線的，因此，

故答案為：。