Question

【題目】釹鐵硼磁鐵是目前為止具有最強磁力的永久磁鐵。生產釹鐵硼磁鐵的主要原材料有稀土金屬釹、高純鐵、鋁、硼等。回答下列問題：

（1）釹(Nd)為60號元素，在周期表中位于第_________周期。基態硼原子中占據最高能級的電子，電子云輪廓圖形狀為_______。鐵離子的電子排布式__________________

（2）實驗測得AlCl3的實際存在形式為Al2Cl6，其分子的球棍模型如下圖所示：

① 分子中A1原子采取____雜化。Al2Cl6屬于____分子(填“極性”或“非極性”)。

②AlCl3與過量NaOH溶液反應生成Na[Al(OH)4]，[A1(OH)4]－中存在的化學鍵有_________(填選項字母)。

A.離子鍵 B.共價鍵 C.配位鍵 D.金屬鍵 E.氫鍵

（3）工業上可用電解熔融的FeO、Fe2O3冶煉高純鐵。基態Fe2+的價電子排布圖(軌道表達式)為______________；用物質結構知識說明Fe2+容易被氧化成Fe3+的原因：________________________。

（4）氮化鐵晶體的晶胞結構如圖1所示。該晶體中鐵、氮的微粒個數之比為_____。

（5）氧化亞鐵晶體的晶胞如圖2所示。已知：氧化亞鐵晶體的密度為ρg·cm—3，NA代表阿伏加德羅常數的值。在該晶胞中，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數目為_________；Fe2+與O2—的最短核間距為_____________pm。

Answer 1

【答案】六或6 啞鈴形或紡錘形 1s22s22p63s23p63d5 sp3 非極性 BC Fe3+的3d軌道是半充滿 3:1 12

【解析】

（1）釹(Nd)為60號元素，在周期表中位于第六周期。基態硼原子中占據的最高能級為2p，電子云輪廓圖形狀為啞鈴形或紡錘形。鐵原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，形成離子優先失去最外層電子，故鐵離子的電子排布式1s22s22p63s23p63d5；

（2）①Al2Cl6分子中每個鋁原子與四個氯原子形成共價鍵，故A1原子采取sp3雜化。Al2Cl6分子中正負電荷中心重合，則Al2Cl6屬于非極性分子；

②Al最外層的空軌可以接受氧原子提供的孤對電子形成配位鍵，O和H之間形成極性共價鍵，故選：BC；

（3）基態Fe2+的價電子排布式為3d6，則價電子排布圖(軌道表達式)為。Fe2+容易被氧化成Fe3+的原因是Fe3+的3d軌道是半充滿，比較穩定；

（4）氮化鐵晶胞為六棱柱，頂點貢獻率為，棱點貢獻率為，面點貢獻率為。觀察晶胞可知，12個鐵原子位于頂點，2個點位于面心，3個鐵位于體內。2個氮位于體內。則1個晶胞含鐵微粒數為12+2+3=6，含氮微粒數為2，則該晶體中鐵、氮的微粒個數之比為6:2=3:1；

（5）觀察圖2可知，上、中、下三層各4個氧離子（共12個氧離子）與中心的氧離子緊鄰且等距離，而氧化亞鐵晶體中氧離子、亞鐵離子個數比為1:1，所以與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數目為12個。1個氧化亞鐵晶胞含Fe2+數目為8+6=4，含O2—數目為12+1=4，所以，1個氧化亞鐵晶胞含4個“FeO”，設Fe2+與O2—的最短核間距為d pm，有ρ=，解得d=pm。