Question

【題目】鐵氮化合物(FexNy)在磁記錄材料領域有著廣泛的應用前景。某FexNy的制備需鐵、氮氣、丙酮和乙醇參與。

（1）Fe3+基態核外電子排布式為___未成對電子數為___個。

（2）丙酮()分子中碳原子軌道的雜化類型是___，丙酮分子中含有σ鍵的數目為____個。

（3）C、H、O三種元素的電負性由小到大的順序為___。

（4）乙醇的沸點高于丙酮，這是因為___。

（5）利用價層電子對互斥理論判斷PCl3的立體構型是___。

（6）某FexNy的晶胞如圖-1所示，Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型產物Fe(x-n) CunNy。FexNy轉化為兩種Cu替代型產物的能量變化如圖-2 所示，其中更活潑的Cu替代型產物的化學式為___。

Answer 1

【答案】[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 5 sp2和sp3 9 H<C<O 乙醇分子間存在氫鍵 三角錐形 FeCu3N

【解析】

(1)Fe的原子序數為26，根據核外電子的排布規則書寫電子排布式；

(2)中單鍵均為σ鍵，雙鍵中含1個σ鍵，甲基上C形成4個σ鍵，C=O中C形成3個σ鍵，據此分析解答；

(3)根據非金屬性越強，電負性越大分析判斷；

(4)乙醇分子之間形成氫鍵，導致沸點較高；

(5)根據價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=σ鍵個數+(a-xb)分析判斷；

(6)由圖2可知，Cu替代b位置的Fe時能量較高，不穩定，結合分攤法分析解答。

(1)Fe的原子序數為26，Fe3+基態核外電子數為23，3d為半滿穩定結構，Fe3+基態核外電子排布式為[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5，未成對電子數為5個，故答案為：[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5；5；

(2)中單鍵均為σ鍵，雙鍵中含1個σ鍵，1個π鍵，丙酮分子共有9個σ鍵；甲基上C形成4個σ鍵，C=O中C形成3個σ鍵，含有1個孤電子對，則羰基上C為sp2雜化，甲基上C為sp3雜化，故答案為：sp2和sp3；9；

(3)非金屬性越強，電負性越大，則C、H、O三種元素的電負性由小到大的順序為H＜C＜O，故答案為：H＜C＜O；

(4)乙醇分子間存在氫鍵，而丙酮中不存在氫鍵，導致乙醇的沸點高于丙酮，故答案為：乙醇分子間存在氫鍵；

(5)PCl3中P原子的價層電子對數=3+=4，P原子采用sp3雜化，含有1個孤電子對，PCl3的立體構型是三角錐形，故答案為：三角錐形；

(6)由圖2可知，Cu替代a位置的Fe時能量較低，更穩定，替代b位置的Fe時能量較高，不穩定，因此更活潑的Cu替代型產物是替代b位置的Fe，則Cu位于面心，N(Cu)=6×=3，Fe位于頂點，N(Fe)=8×=1，N位于體心，則只有1個N，其化學式為FeCu3N，故答案為：FeCu3N。