Question

【題目】【化學—選修3：物質結構與性質】

硼、碳、氮、氟、硫、鐵等元素的化合物廣泛存在于自然界，回答下列問題：

（1）基態鐵原子的外圍電子排布式為___________；Fe3+比Fe2+穩定的原因是___________。

（2）第二周期中，元素的第一電離能處于B與N之間的元素有___________種。

（3）NF3是微電子工業中優良的等離子刻蝕氣體，NF3分子的空間構型為___________；在NF3中，N原子的雜化軌道類型為___________。

（4）與石墨結構相似的六方氮化硼晶體中，層內B原子與N原子之間的化學鍵為___________，層間作用力為___________。

（5）S和Fe形成的某化合物，其晶胞如圖所示，則該物質的化學式為___________。假設該晶胞的密度為ρ g/cm3，用NA表示阿伏加德羅常數，則該晶胞中距離最近的S原子之間的距離為（列出計算式即可）___________cm。

Answer 1

【答案】（1）3d64s2；Fe3+的價電子排布為3d5，d軌道處于半充滿狀態，屬于穩定結構；（2）3；（3）三角錐形；sp3；（4）共價鍵（或極性共價鍵）；范德華力（或分子間作用力）；⑸FeS；。

【解析】

試題分析：（1）外圍電子指價電子，過渡元素的價電子包括最外層和次外層的d能級上的電子，鐵屬于26號元素，屬于第四周期VIII族元素，因此外圍電子排布式為3d64s2；Fe3＋的價電子排布式為3d5，Fe2＋價電子排布式為3d6，根據洪特規則，處于半滿、全滿、全空，處于穩定結構，因此原因是：Fe3+的價電子排布為3d5，d軌道處于半充滿狀態，屬于穩定結構；（2）同周期從左向右第一電離能逐漸增大，但IIA>IIIA，VA>VIA，因此在B和N之間有Be、C、O三種；（3）NF3中N有3個σ鍵，孤電子對數（5－3×1）/2=1，價層電子對數為4，雜化軌道數=價層電子對數，即NF3中N的雜化類型是sp3，空間構型為三角錐形；（4）石墨中層內C和C之間以共價鍵結合，石墨層層之間以分子間作用力結合，B和N為非金屬，B和N之間的化學鍵為共價鍵，層間作用力是分子間作用力；（5）根據均攤方法，S原子位于頂點和面上，晶胞中S的個數是8×1/8＋6×1/2=4，Fe位于晶胞體內，因此化學式為FeS，設晶胞的邊長為a，晶胞的質量為4×88/NAg，晶胞的體積為a3cm3，根據密度的定義，a=，距離最近的S原子之間的距離是面對角線的一半，即。