Question

【題目】氮及其化合物在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

(1)“中國(guó)制造2025”是中國(guó)政府實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng)。氮化鉻(CrN)具有極高的硬度和力學(xué)強(qiáng)度、優(yōu)異的抗腐蝕性能和高溫穩(wěn)定性能，氮化鉻在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮更重要的作用，請(qǐng)寫出Cr3+的外圍電子排布式____；基態(tài)鉻、氮原子的核外未成對(duì)電子數(shù)之比為____。

(2)氮化鉻的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉相同，但氮化鉻熔點(diǎn)(1282℃)比氯化鈉 (801'C)的高，主要原因是________。

(3)過(guò)硫酸銨[(NH4)2S2O8]，廣泛地用于蓄電池工業(yè)、石油開采、淀粉加工、油脂工業(yè)、照相工業(yè)等，過(guò)硫酸銨中N、S、O的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/span> _______，其中NH4+的空間構(gòu)型為____________

(4)是20世紀(jì)80年代美國(guó)研制的典型鈍感起爆藥Ⅲ，它是由和[Co(NH3)5H2O](ClO4)3反應(yīng)合成的，中孤電子對(duì)與π鍵比值為 _______， CP的中心Co3+的配位數(shù)為 ______ 。

(5)鐵氮化合物是磁性材料研究中的熱點(diǎn)課題之一，因其具有高飽和磁化強(qiáng)度、低矯頑力，有望獲得較高的微波磁導(dǎo)率，具有極大的市場(chǎng)潛力，其四子格結(jié)構(gòu)如圖所示，已知晶體密度為ρgcm-3，阿伏加德羅常數(shù)為NA。

①寫出氮化鐵中鐵的堆積方式為____。

②該化合物的化學(xué)式為 ___。

③計(jì)算出 Fe(II)圍成的八面體的體積為____cm3。

Answer 1

【答案】3d3 2:1 氮化鉻的離子所帶電荷數(shù)多，晶格能較大 N>O>S 正四面體 5:4 6 面心立方最密堆積 Fe4N

【解析】

(1)基態(tài)Cr的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1；基態(tài)氮原子的核外電子排布式為1s22s22p3；

(2)晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉相同，離子所帶電荷數(shù)越多，鍵能越大，晶格能越大，熔沸點(diǎn)越高；

(3)同周期元素，第一電離能隨核電荷數(shù)增大而增大，同主族元素，第一電離能隨核電荷數(shù)增大而減小，當(dāng)元素最外層電子排布處于全滿、半滿、全空時(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，第一電離能比相鄰元素高；根據(jù)雜化理論判斷空間構(gòu)型；

(4)雙鍵中含有一個(gè)σ鍵合一個(gè)π鍵，三鍵中一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵，根據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式中元素最外層電子數(shù)和元素的鍵連方式判斷孤電子對(duì)數(shù)；配合物中與中心離子直接相連的配體的個(gè)數(shù)即為配位數(shù)；

(5) ①根據(jù)圖示，頂點(diǎn)和面心位置為鐵原子；

②根據(jù)圖示，一個(gè)晶胞中的原子個(gè)數(shù)用均攤法進(jìn)行計(jì)算；

③根據(jù)ρ=推導(dǎo)計(jì)算晶胞棱長(zhǎng)，再根據(jù)正八面體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)計(jì)算體積。

(1)基態(tài)Cr的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，有6個(gè)未成對(duì)的電子，基態(tài)Cr3+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d3，Cr3+的外圍電子排布式3d3；基態(tài)氮原子的核外電子排布式為1s22s22p3有3個(gè)未成對(duì)的電子，基態(tài)鉻、氮原子的核外未成對(duì)電子數(shù)之比為2:1；

(2)晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉相同，離子所帶電荷數(shù)越多，鍵能越大，晶格能越大，熔沸點(diǎn)越高，氮化鉻的離子所帶電荷數(shù)多，晶格能較大，故氮化鉻熔點(diǎn)比氯化鈉的高；

(3)同主族元素，第一電離能隨核電荷數(shù)增大而減小，則S＜O同周期元素，第一電離能隨核電荷數(shù)增大而增大，當(dāng)元素最外層電子排布處于全滿、半滿、全空時(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，第一電離能比相鄰元素高，基態(tài)氮原子的核外電子排布式為1s22s22p3處于穩(wěn)定狀態(tài)，則第一電離能N＞O，第一電離能由大到小的順序?yàn)?/span>N＞O＞S；NH4+的中心原子為N，其價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+×(5-1-4×1)=4，為sp3雜化，空間構(gòu)型為正四面體；

(4)雙鍵中含有一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，三鍵中一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵，中，有一個(gè)-C≡N，含有2個(gè)π鍵，兩個(gè)雙鍵中分別有一個(gè)π鍵；根據(jù)結(jié)構(gòu)中鍵連方式，碳原子沒(méi)有孤對(duì)電子，每個(gè)氮原子有一對(duì)孤對(duì)電子，孤電子對(duì)與π鍵比值為5:4；配合物中與中心離子直接相連的配體的個(gè)數(shù)即為配位數(shù)，CP的中心Co3+的配位數(shù)為6；

(5)①根據(jù)圖示，頂點(diǎn)和面心位置為鐵原子，氮化鐵中鐵的堆積方式為面心立方最密堆積；

②根據(jù)圖示，一個(gè)晶胞中的鐵原子為頂點(diǎn)和面心，個(gè)數(shù)=8×+6×=4，單原子位于晶胞內(nèi)部，N個(gè)數(shù)為1，則該化合物的化學(xué)式為Fe4N；

③根據(jù)ρ=，則晶胞的體積V=，則晶胞的棱長(zhǎng)===。Fe(II)圍成的八面體中，棱長(zhǎng)=×，正八面體一半的體積=×(×)2××=，八面體的體積為=2×=。