Question

【題目】鈦、鉻、鐵、鎳、銅等金屬及其化合物在工業(yè)上有重要用途。

(1)鈦鐵合金是鈦系儲氫合金的代表，該合金具有放氫溫度低、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)。

① Ti的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為________；

② Fe的基態(tài)原子共有______種不同能級的電子；

(2)制備CrO2Cl2的反應(yīng)為K2Cr2O7＋3CCl4=2KCl＋2CrO2Cl2＋3COCl2↑。

① 上述化學(xué)方程式中非金屬元素電負(fù)性由大到小的順序是_______；

② COCl2分子中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為______，中心原子的雜化方式為_______；

(3)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)均與氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)相同，其中Ni2＋和Fe2＋的離子半徑分別為6.9×10－2 nm和7.8×10－2 nm。則熔點(diǎn)：NiO_______(填“＞”、“＜”或“＝”)FeO。

(4)鐵的某種單質(zhì)的晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，原子的配位數(shù)為_______，若鐵原子半徑為a nm，則該單質(zhì)的密度為_______g/cm3；

(5)Fe2O3與KNO3和KOH固體高溫加熱可制備一種“綠色”環(huán)保高效凈水劑K2FeO4(高鐵酸鉀)，其中KNO3被還原為KNO2，寫出該反應(yīng)方程式_________。

Answer 1

【答案】3d24s2 7 O＞Cl＞C 3∶1 sp2 ＞ 12 Fe2O3+3KNO3+4KOH2K2FeO4+3KNO2+2H2O

【解析】

(1)Ti是22號元素，Fe是26號元素，根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律分析解答；

(2)①反應(yīng)式中非金屬元素有三種：O、C、Cl，結(jié)合化合物CCl4、氯的氧化物中元素化合價(jià)判斷；

②根據(jù)1個(gè)單鍵是1個(gè)σ鍵，1個(gè)雙鍵中含有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵以及COCl2分子的結(jié)構(gòu)式來解答；

(3)離子晶體的熔點(diǎn)與晶格能的大小有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，晶格能越大，熔點(diǎn)越高；

(4)鐵的某種單質(zhì)的晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，晶胞結(jié)構(gòu)圖為，根據(jù)均攤法求出晶胞中鐵原子個(gè)數(shù)；晶胞的面對角線為鐵原子半徑的4倍，結(jié)合密度的計(jì)算公式分析解答；

(5)Fe2O3與KNO3和KOH固體高溫加熱生成K2FeO4和KNO2，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理分析書寫并配平反應(yīng)的方程式。

(1)①Ti是22號元素，位于元素周期表中第四周期第IVB族，故Ti的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為 3d24s2，故答案為：3d24s2；

②Fe是26號元素，電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，原子核外有1s、2s、3s、4s、2p、3p、3d共7個(gè)能級，故答案為：7；

(2)①反應(yīng)式中非金屬元素有三種：O、C、Cl，在CCl4中C表現(xiàn)正化合價(jià)、Cl表現(xiàn)負(fù)化合價(jià)，在氯的氧化物如Cl2O7等中氯為正價(jià)，O為-2價(jià)，電負(fù)性越大，對鍵合電子吸引力越大，元素相互化合時(shí)該元素表現(xiàn)負(fù)價(jià)，故電負(fù)性：O＞Cl＞C，故答案為：O＞Cl＞C；

②COCl2分子中有1個(gè)C=O鍵和2個(gè)C-Cl鍵，所以COCl2分子中σ鍵的數(shù)目為3，π鍵的數(shù)目為1，個(gè)數(shù)比3∶1，中心原子C的價(jià)電子對數(shù)=3+=3，故中心原子C的雜化方式為sp2，故答案為：3∶1；sp2；

(3)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，說明二者都是離子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)與晶格能的大小有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，晶格能越大，熔點(diǎn)越高。由于Ni2+的離子半徑小于Fe2+的離子半徑，因此熔點(diǎn)：NiO＞FeO，故答案為：＞；

(4)鐵的某種單質(zhì)的晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，晶胞結(jié)構(gòu)圖為，處于面心的鐵原子與周圍12個(gè)鐵原子的距離最短，且相等，鐵原子的配位數(shù)為12，該晶胞中鐵原子個(gè)數(shù)=8×+6×=4，則晶胞的質(zhì)量=g，若鐵原子半徑為a nm，則晶胞的面對角線為4a nm，則棱長=×4a nm，因此該單質(zhì)的密度為==g/cm3，故答案為：12；；

(5)Fe2O3與KNO3和KOH固體高溫加熱生成K2FeO4(高鐵酸鉀)， KNO3被還原為KNO2，該反應(yīng)方程式為Fe2O3+3KNO3+4KOH2K2FeO4+3KNO2+2H2O，故答案為：Fe2O3+3KNO3+4KOH2K2FeO4+3KNO2+2H2O。