Question

【題目】鐵、鈷、銅是重要的過渡元素,其化合物具有廣泛的用途。

(1)鈷位于元素周期表中第____族,基態Cu的核外電子排布式是_________。元素鐵與銅的第二電離能分別為:ICu=1958kJ/mol、IFe=1561kJ/mol，ICu>IFe的原因是______________。

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

①尿素分子中C原子的雜化方式是_______，所含非金屬元素的電負性由大到小的順序是_____。

②[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3中“H2NCONH2”與Fe(Ⅲ)之間的作用力是_______。根據價層電子對互斥理論推測NO3-的空間構型為_________。

(3)Fe3+可用SCN-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),這兩種酸中沸點較高的是________________，原因是________________。

(4)FeCl3晶體易溶于水喝乙醇，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，則該物質的化學式為_______。

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

Answer 1

【答案】 ⅥB 1s22s22p63s23p63d104s1 ；銅失去1個電子后為3d10,軌道為全充滿,相對較穩定,再失去電子較難；而鐵失去1個電子后為3d64s1,再失去電子相對較容易 sp2 O、N、C、H 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）鈷的原子序數為27，鈷元素在周期表中位于第四周期第VIII族, Cu的原子序數為29， Cu原子的基態核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1； ICu＞IFe的原因是銅失去1個電子后為3d10，軌道為全充滿，相對較穩定，再失去電子較難；而鐵失去1個電子后為3d64s1，再失去電子相對較易；正確答案：Ⅷ；1s22s22p63s23p63d104s1；銅失去1個電子后為3d10，軌道為全充滿，相對較穩定，再失去電子較難；而鐵失去1個電子后為3d64s1,再失去電子相對較容易。

（2）①尿素分子中C原子形成3個σ鍵和一個π鍵，雜化方式是sp2；所含非金屬元素為碳、氮、氫、氧，同一周期，從左到右，原子半徑減小，元素電負性增大，所以四種非金屬元素的電負性由大到小的順序是O、N、C、H ；正確答案：O、N、C、H。

②Fe(Ⅲ)提供空軌道，配體H2NCONH2中的兩個N原子提供孤電子對，[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3中“H2NCONH2”與Fe(Ⅲ)之間的作用力是配位鍵；根據價層電子對互斥理論，NO3-中心原子N的價層電子對為3+(5+1-2×3)/2=3，雜化方式是sp2，推測NO3－的空間構型為平面三角形；正確答案：配位鍵 ；平面三角形。

（3）硫氰酸（H-S-C≡N）和異硫氰酸（H-N=C=S）沸點較高的是異硫氰酸（H-N=C=S），該分子中N原子電負性較大，且存在N―H鍵，具備氫鍵形成的條件，易形成分子間氫鍵；正確答案：異硫氰酸(H-N=C=S)； 異硫氰酸更易形成分子間氫鍵。

（4）FeCl3晶體易溶于水和乙醇，用酒精燈加熱即可氣化，說明FeCl3沸點低，分子極性小，具有分子晶體的特點為分子晶體。根據圖一晶胞中Fe的個數為4，S原子的個數為8×1/8+6×1/2=4，故該物質的化學式為FeS；正確答案：分子晶體；FeS。

（5）以銅晶胞的一個面心的原子為觀察點，該平面和上下兩個平面上各有四個原子與中心原子最近且距離相等，共12個，晶體中Cu原子的配位數為12；4個銅原子的體積4×4πa3,晶胞的邊長為4a×√2/2,故空間利用率為；正確答案：12；。