Question

【題目】[化學(xué)-選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]

鐵銅是人類最早大規(guī)模使用的金屬，它們的化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中具有許多用途。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：

（1）鐵元素在周期表中的位置是 ，銅的基態(tài)原子核外電子排布式為 ，元素鐵與銅的第二電離能分別為：ICu=1958 kJ·mol-1、IFe=1561 kJ·mol-1，ICu比IFe大得多的原因是 。

（2）二茂鐵[Fe(C5H5)2]，橙色晶型固體，有類似樟腦的氣味，抗磁性。熔點(diǎn)172.5～173℃，100℃以上升華，沸點(diǎn)249℃。據(jù)此判斷二茂鐵晶體類型為_(kāi)_____________。

（3）藍(lán)礬（CuSO4·5H2O）的結(jié)構(gòu)如下圖所示:

圖中虛線表示_____________，SO42-的立體構(gòu)型是__________，其中S原子的雜化軌道類型是___________；O原子的價(jià)電子排布圖為_(kāi)_________________。

（4）鐵有δ、γ、α三種同素異形體，下圖是它們的晶體結(jié)構(gòu)圖，三種晶體中鐵原子周圍距離最近的鐵原子個(gè)數(shù)之比為 。

（5）某種具有儲(chǔ)氫功能的銅合金晶體具有立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點(diǎn)位置，該晶體中原子之間的作用力是_______________。氫原子可進(jìn)入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中。若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲(chǔ)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與 CaF2的結(jié)構(gòu)（晶胞結(jié)構(gòu)如右圖）相似，該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式為 。

Answer 1

【答案】（1）4周期VIII族，[Ar]3d104s1，銅失去的是全充滿的3d10電子，而鐵失去的3d6電子；

（2）分子晶體；（3）氫鍵，正四面體，sp3；；

（4）4：6：3；（5）金屬鍵，Cu3AuH8。

【解析】

試題分析：（1）鐵26號(hào)元素，位于周期表中第四周期第Ⅷ族，銅位于第四周期第IB族元素，即基態(tài)原子核外電子排布式為：[Ar]3d104s1，鐵元素基態(tài)原子核外電子排布式為：[Ar]3d64s2，銅原子失去一個(gè)電子后d能級(jí)全充滿，而鐵原子失去第一個(gè)電子后，d能級(jí)是3d6，根據(jù)洪特規(guī)則，全充滿、半滿、全空電子穩(wěn)定，因此銅原子的第二電離能大于鐵的原子第二電離能；（2）熔點(diǎn)172.5～173℃，100℃以上升華，沸點(diǎn)249℃，這是分子晶體的特點(diǎn)，即二茂鐵屬于分子晶體；(3)氧原子應(yīng)形成二個(gè)共價(jià)鍵達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此圖中虛線為氫鍵，SO42－中S有4個(gè)σ鍵，孤電子對(duì)數(shù)是(6＋2－2×4)/2=0，因此價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，空間結(jié)構(gòu)是正四面體，雜化軌道數(shù)等于價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4，即雜化類型為sp3；O原子價(jià)電子是最外層電子，即2s22p4，價(jià)電子排布圖是：；（4）第一個(gè)晶胞：距離鐵原子最近的是對(duì)角線上的鐵原子，因此最近的有8個(gè)，第二個(gè)晶胞：最近的面對(duì)角線上的鐵原子，應(yīng)有12個(gè)，第三個(gè)晶胞：最近的有6個(gè)，因此比值為8：12：6=4：6：3；(5)兩種原子都是金屬原子，因此存在的作用力是金屬鍵，根據(jù)晶胞的均攤法，Cu位于面心，晶胞中銅原子的個(gè)數(shù)為6×1/2=3，Au位于頂點(diǎn)，個(gè)數(shù)為8×1/8=1，Cu和Au構(gòu)成8個(gè)四面體，填充8個(gè)氫原子，8個(gè)氫原子位于晶胞內(nèi)部，因此化學(xué)式為：Cu3AuH8。