Question

【題目】【化學-選修3：物質結構與性質】（15分）

鐵、銅及其化合物在日常生產、生活有著廣泛的應用。請回答下列問題：

（1）鐵在元素周期表中的位置是_________。

（2）配合物Fe(CO)x常溫下呈液態，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，據此可判斷Fe(CO)x晶體屬于_______（填晶體類型）。Fe(CO)x的中心原子價電子數與配體提供電子數之和為18，則x=_______；Fe(CO)x在一定條件下發生反應：Fe(CO)x(s)Fe(s)+xCO(g)。已知反應過程中只斷裂配位鍵，由此判斷該反應所形成的化學鍵類型為_________。

（3）寫出CO的一種常見等電子體分子的結構式_______；兩者相比較沸點較高的為_____（填化學式）。CN-中碳原子雜化軌道類型為_______，C、N、O三元素的第一電離能最大的為____（用元素符號表示）。

（4）銅晶體中銅原子的堆積方式如圖1所示。

①基態銅原子的核外電子排布式為___________。

②每個銅原子周圍距離最近的銅原子數目________。

（5）M原子的價電子排布式為3s23p5，銅與M形成化合物的晶胞如圖2所示（黑點代表銅原子）。

①該晶體的化學式為________。

②已知銅和M的電負性分別為1.9和3.0，則銅與M形成的化合物屬于______（填“離子”、“共價”）化合物。

③已知該晶體的密度為ρg·cm-3，阿伏伽德羅常數為NA，則該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為___________pm（只寫計算式）。

Answer 1

【答案】（1）第四周期第Ⅷ族（2分）；（2）分子晶體；5；金屬鍵；（各1分）

（3）N≡N；CO；sp雜化；N（各1分）（4）①[Ar]3d104s1；②12（各1分）；

（5）①CuCl（1分）；②共價（1分）；③（2分）

【解析】

試題分析：（1）鐵是26號元素，位于周期表中第四周期第ⅤⅢ族；

（2）分子晶體的熔沸點較低，根據題給信息知，該物質的熔沸點較低，所以為分子晶體，配合物Fe（CO）x的中心原子是鐵原子，其價電子數是8，每個配體提供的電子數是2，8+2x=18，x=5，Fe(CO)5在一定條件下發生分解反應：Fe(CO)5(s)=Fe(s）+5CO，反應生成Fe和CO，所以形成的化學鍵為金屬鍵。

（3）原子數和價電子數分別都相等的是等電子體，則CO的一種常見等電子體分子為氮氣，結構式為N≡N；CO分子中含有極性鍵，沸點高于氮氣；CN-中C原子價層電子對個數=1+1/2（4+1-1×3）=2，所以采取sp雜化；一般來說非金屬性越強，第一電離能大，但是因為p軌道半充滿體系具有很強的穩定性．N的p軌道本來就是半充滿的．O的p軌道失去一個電子才是半充滿的，所以C、N、O三元素的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C；

（4）①銅為29號元素，基態銅原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1；

②根據晶胞結構圖可知，銅為面心立方堆積，所以每個銅原子周圍距離最近的銅原子位于經過該原子的立方體的面的面心上，共有12個。

（5）根據價電子排布式判斷出M原子為Cl原子，①由晶胞結構可知，Cu原子處于晶胞內部，晶胞中含有4個Cu原子，Cl原子屬于頂點與面心上，晶胞中含有Cl原子數目為8×1/8+6×1/2=4，所以化學式為CuCl；

②電負性差值大于1.7原子間易形成離子鍵，小于1.7原子間形成共價鍵，銅與Cl的電負性分別為1.9和3.0，差值為1.1小于1.7，形成共價鍵；

③一個晶胞的摩爾質量為4×99.5g/mol，根據m=p×V，則晶胞的摩爾體積為（4×99.5）÷p cm3，晶胞的邊長為cm，根據晶胞的結構可知，銅原子和Cl原子之間的最短距離為立方體體對角線的1/4，而體對角線為晶胞邊長的倍，所以銅原子和Cl原子之間的最短距離為×cm=××1010pm。