Question

【題目】鐵、鈷、鎳等金屬及其化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。回答下列問題:

(1)鐵、鈷、鎳的基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)最多的是________。

(2)酞菁鈷分子的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示，中心離子為鈷離子，酞鈷分子中與鈷離子通過配位鍵結(jié)合的氮原子的編號是_______(填1、2、3、4)，三種非金屬原子的電負性由大到小的順序為____(用相應(yīng)的元素符號表示)；氮原子的雜化軌道類型為____。

(3)Fe(CO)x，常溫下呈液態(tài)，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷Fe(CO)x，晶體屬于_____(填晶體類型)，若配合物Fe(CO)x的中心原子價電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18，則x=_______。

(4)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉的相同，Ni2+和Fe2+的離子半徑分別為69pm和78pm，則熔點NiO____FeO(填“>”“<”或“=”)，原因是____________。

(5)NiAs的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示:

①鎳離子的配位數(shù)為__________。

②若阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體密度為pg·cm-3，則該晶胞中最近的Ni2+之間的距離為______cm。(寫出計算表達式)

Answer 1

【答案】 鐵 2、4 N>C>H sp2；sp3 分子晶體 5 > 相同電荷的離子半徑越小，晶格能越大 4

【解析】分析：根據(jù)鐵、鈷、鎳的基態(tài)原子核外電子排布式判斷未成對電子數(shù)；

(2)①酞菁鈷中三種非金屬原子為C、N、H，同周期自左而右電負性增大，非金屬性越強電負性越大；分子中C原子均形成3個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目為3；

②含有孤對電子的N原子與Co通過配位鍵結(jié)合，形成配位鍵后形成4對共用電子對，形成3對共用電子對的N原子形成普通的共價鍵

(3)分子晶體的熔沸點較低；配合物Fe(CO)x的中心原子是鐵原子，其價電子數(shù)是8，每個配體提供的電子數(shù)是2，據(jù)此判斷x值；

(4)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，離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強，熔點越高；

(5)①砷離子和鎳離子的配位數(shù)相等，根據(jù)砷離子周圍有4個鎳離子判斷砷離子的配位數(shù)，再判斷鎳離子的配位數(shù)；

②晶胞中含有的鎳離子為4個和4個砷離子，計算晶胞的邊長，晶胞中最近的Ni2+之間的距離為面對角線的一半。

詳解：(1) 鐵、鈷、鎳的基態(tài)原子核外電子排布式分別為1s22s22p63s23p63d64s2、1s22s22p63s23p63d74s2、1s22s22p63s23p63d84s2，未成對電子數(shù)分別為4、3、2，最多的是鐵，故答案為：鐵；

(2)含有孤對電子的N原子與Co通過配位鍵結(jié)合，形成配位鍵后形成4對共用電子對，形成3對共用電子對的N原子形成普通的共價鍵，1號、3號N原子形成3對共用電子對為普通共價鍵，2號、4號N原子形成4對共用電子對，與Co通過配位鍵結(jié)合；酞菁鈷中三種非金屬原子為C、N、H，同周期自左而右電負性增大，非金屬性越強電負性越大，故電負性N＞C＞H；分子中N原子有2種，一種形成3個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目為3，N原子的雜化軌道類型為 sp2，一種形成3個σ鍵，含有1個孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4，N原子的雜化軌道類型為 sp3，故答案為：2，4；N＞C＞H；sp2、sp3；

(3)分子晶體的熔沸點較低，根據(jù)題給信息知，該物質(zhì)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(shù)是8，每個配體提供的電子數(shù)是2，8+2x=18，x=5，故答案為：分子晶體；5；

(4)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，離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強，晶格能越大，熔點越高，由于Ni2+的離子半徑小于Fe2+的離子半徑，屬于熔點是NiO＞FeO，故答案為：＞；相同電荷的離子半徑越小，晶格能越大，熔點越高；

(5)①根據(jù)圖示，砷離子周圍有4個鎳離子，構(gòu)成正四面體，配位數(shù)為4，晶體中Ni和As的數(shù)目比為1:1，因此鎳離子周圍也有4個砷離子，配位數(shù)為4，故答案為：4；

②根據(jù)圖示，晶胞中含有的鎳離子為4個，砷離子數(shù)目為8×+6×=4，晶胞的質(zhì)量==g，晶體密度為pg·cm-3，則晶胞的邊長=cm，晶胞中最近的Ni2+之間的距離為面對角線的一半，為cm，故答案為：。