Question

【題目】第四周期過渡元素如鐵、錳、銅、鋅等在太陽能電池、磁性材料等科技方面有廣泛的應用，回答下列問題：

（1）在現代化學中，常利用______上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。

（2）寫出 Cu2+的外圍電子排布式__________；比較鐵與錳的第三電離能(I3)：鐵____錳(填“＞”、 “＝”或“＜”)，原因是________________。

（3）已知 [Zn(CN)4]2-與甲醛在水溶液中發生反應可生成一種新物質 HOCH2CN，試判斷新物質中碳原子的雜化方式___________；1mol[Zn(CN)4]2-中的 σ 鍵數為__________。

（4）如圖是晶體 Fe3O4 的晶胞，該晶體是一種磁性材料， 能導電。

①晶胞中二價鐵離子處于氧離子圍成的______(填空間結構)空隙。

②晶胞中氧離子的堆積方式與某金屬晶體原子堆積方式相同，該堆積方式名稱為________。

③解釋 Fe3O4 晶體能導電的原因_________________；若晶胞的體對角線長為 a nm，則 Fe3O4 晶體的密度為________g·cm－3(阿伏加德羅常數用 NA 表示)。

Answer 1

【答案】 原子光譜 3d9 小于 Mn2+、 Fe2+的價電子排布式分別為 3d5、 3d6， Mn2+處于 3d5半滿較穩定結構，再失去一個電子所需能量較高， 所以第三電離能 Fe 小于 Mn sp3、 sp 8NA 正四面體 面心立方堆積 電子可在兩種不同價態的鐵離子間快速發生轉移

【解析】（1）在現代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析；（2）Cu是29號元素，電子排布式為：[Ar]3d104s1，Cu2+的外圍電子排布式為3d9；Mn2+、 Fe2+的價電子排布式分別為 3d5、 3d6， Mn2+處于 3d5半滿較穩定結構，再失去一個電子所需能量較高， 所以第三電離能 Fe 小于 Mn；（3）HOCH2CN其中與羥基（-OH）相連的一個碳為飽和碳原子，價層電子對=4+0=4，雜化軌道類型為sp3，另外一碳原子與氮原子形成碳氮三鍵，三鍵含有1個σ鍵和2個π鍵，價層電子對=2+=2，所以碳原子雜化軌道類型為sp；單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵和1個π鍵，三鍵含有1個σ鍵和2個π鍵，[Zn(CN)4]2-中含有4個CN鍵、每個CN-與Zn形成一個σ鍵，故1mol[Zn(CN)4]2-中的 σ 鍵數為8NA；（4）①根據晶胞中離子的位置關系可知，晶胞中二價鐵離子處于氧離子圍成的正四面體空隙；②晶胞采用ABCABC重疊堆積方式，該堆積方式名稱為面心立方堆積；③電子可在兩種不同價態的鐵離子間快速發生轉移，故 Fe3O4 晶體能導電；根據晶胞均攤計算，晶胞中含有鐵離子的個數為，亞鐵離子的個數為1，氧離子的個數為，若晶胞的體對角線長為 a nm，設邊長為xnm，面對角線為，則體對角線長= a nm，故x=，體積為x3=，質量為，故密度。