Question

3．鐵和銅都是日常生活中常見的金屬，有著廣泛的用途．請(qǐng)回答下列問題：

（1）鐵在元素周期表中的位置為第四周期第Ⅷ族．
（2）配合物Fe（CO）x常溫下呈液態(tài)，熔點(diǎn)為-20.5℃，沸點(diǎn)為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷Fe（CO）x晶體屬于分子晶體（晶體類型）．
（3）Fe（CO）x在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：Fe（CO）x（s）=Fe（s）+xCO（g）．
已知反應(yīng)過程中只斷裂配位鍵，則該反應(yīng)生成物含有的化學(xué)鍵類型有金屬鍵、極性共價(jià)鍵．
（4）CN^-中碳原子雜化軌道類型為sp雜化，1mol CN^-中含有π鍵的數(shù)目為2N_A．
（5）銅晶體銅原子的堆積方式如圖1所示．（面心立方最密堆積）
①基態(tài)銅原子的核外電子排布式為ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
②每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目12．
（6）某M原子的外圍電子排布式為3s²3p⁵，銅與M形成化合物的晶胞如圖2所示（黑點(diǎn)代表銅原子，空心圓代表M原子）．
①該晶體的化學(xué)式為CuCl．
②已知銅和M的電負(fù)性分別為1.9和3.0，則銅與M形成的化合物屬于共價(jià)（填“離子”或“共價(jià)”）化合物．
③已知該晶體的密度為ρ g•cm^-3，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，則該晶體中銅原子與M原子之間的最短距離為$\frac{{\sqrt{3}}}{4}$×$\root{3}{{\frac{4×99.5}{{{N_A}×ρ}}}}$cm（只寫計(jì)算式）．

Answer 1

分析 （1）鐵是26號(hào)元素，位于周期表中第四周期第ⅤⅢ族；
（2）分子晶體的熔沸點(diǎn)較低；
（3）配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價(jià)電子數(shù)是8，每個(gè)配體提供的電子數(shù)是2，根據(jù)生成物判斷形成的化學(xué)鍵；
（4）根據(jù)C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)確定雜化方式；三鍵中只有一個(gè)西格瑪鍵，其余為π鍵；
（5）①銅為29號(hào)元素，據(jù)此寫出基態(tài)銅原子的核外電子排布式；
②根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，銅為面心立方堆積，據(jù)此判斷每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目；
（6）根據(jù)價(jià)電子排布式判斷出X原子為Cl原子；
①利用均攤法計(jì)算得出；
②根據(jù)電負(fù)性差值判斷化合物類型；
③計(jì)算出一個(gè)晶胞中微粒數(shù)，利用化合物的摩爾質(zhì)量和密度計(jì)算出晶胞邊長(zhǎng)，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，銅原子和M原子之間的最短距離為立方體體對(duì)角線的$\frac{1}{4}$；

解答 解：（1）鐵是26號(hào)元素，位于周期表中第四周期第ⅤⅢ族，故答案為：第四周期第ⅤⅢ族；
（2）分子晶體的熔沸點(diǎn)較低，根據(jù)題給信息知，該物質(zhì)的熔沸點(diǎn)較低，所以為分子晶體，故答案為：分子晶體；
（3）Fe（CO）₅在一定條件下發(fā)生分解反應(yīng)：Fe（CO）₅=Fe（s）+5CO，反應(yīng)生成Fe和CO，所以形成的化學(xué)鍵為金屬鍵和極性共價(jià)鍵，故答案為：金屬鍵；極性共價(jià)鍵；
（4）CN^-中C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=1+$\frac{1}{2}$（4+1-1×3）=2，所以采取sp雜化，碳氮間形成三鍵，一個(gè)西格瑪鍵，2N_A個(gè)π鍵，故答案為：sp雜化；2N_A；
（5）①銅為29號(hào)元素，基態(tài)銅原子的核外電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s¹ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故答案為：[Ar]3d¹⁰4s¹ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
②根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，銅為面心立方堆積，所以每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子位于經(jīng)過該原子的立方體的面的面心上，共有12個(gè)，故答案為：12；
（6）根據(jù)價(jià)電子排布式判斷出X原子為Cl原子；
①由晶胞結(jié)構(gòu)可知，Cu原子處于晶胞內(nèi)部，晶胞中含有4個(gè)Cu原子，Cl原子屬于頂點(diǎn)與面心上，晶胞中含有Cl原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故化學(xué)式為CuCl，故答案為：CuCl；
②電負(fù)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(jià)鍵，銅與X的電負(fù)性分別為1.9和3.0，差值1.1小于1.7，形成共價(jià)鍵，故答案為：共價(jià)；
③一個(gè)晶胞的摩爾質(zhì)量為4×99.5g/mol，晶胞摩爾體積為$\frac{4×99.5}{g}$cm³，晶胞的邊長(zhǎng)為$\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$cm，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，銅原子和M原子之間的最短距離為立方體體對(duì)角線的$\frac{1}{4}$，而體對(duì)角線為晶胞邊長(zhǎng)的$\sqrt{3}$倍，所以銅原子和M原子之間的最短距離為$\frac{{\sqrt{3}}}{4}$×$\root{3}{{\frac{4×99.5}{{{N_A}×ρ}}}}$cm，故答案為：$\frac{{\sqrt{3}}}{4}$×$\root{3}{{\frac{4×99.5}{{{N_A}×ρ}}}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為全面，涉及到電子排布式、第一電離能、雜化類型的判斷、配合物以及有關(guān)晶體的計(jì)算，但解題具有較強(qiáng)的方法性和規(guī)律性，學(xué)習(xí)中注意總結(jié)如何書寫電子排布式，如何判斷分子空間構(gòu)型以及有關(guān)晶體計(jì)算等方法．