题目内容
【题目】铁氧体是一种磁性材料，具有广泛的应用。
(1)基态铁原子的核外电子排布式为［Ar］_____________。
(2)工业制备铁氧体常使用水解法，制备时常加入尿素[CO(NH)2]2、醋酸钠等碱性物质，尿素分子中四种不同元素的电负性由大到小的顺序是_______；醋酸钠中碳原子的杂化类型是_________。
(3)Fe3O4具有许多优异的性能，在磁性材料等领域应用广泛，化学共沉淀法是制备Fe3O4颗粒最常用的方法之一，方法是将FeSO4和FeCl3溶液以1：2投料比混合，再加入NaOH溶液，即可产生Fe3O4颗粒，则该反应的离子方程式为______________。
(4)晶体Fe3O4的晶胞如图所示，该晶体是一种磁性材料，能导电。
①晶胞中亚铁离子处于氧离子围成的___________(填空间结构)空隙。
②晶胞中氧离子的堆积方式与某金属晶体原子堆积方式相同，该堆积方式名称为________。
③解释Fe3O4晶体能导电的原因：_________________________；若晶胞的体对角线长为a mm，则Fe3O4晶体的密度为________(阿伏加德罗常数用NA表示)g·cm—3
【答案】3d64s2 O>N>C>H sp3杂化、sp2杂化 Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O 正四面体 面心立方最密堆积 电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移 
【解析】
（1）根据核外电子排布规律进行作答；
（2）非金属性越强，电负性越强，据此分析；根据醋酸结构式
可知碳有两种杂化方式；
（3）找出反应物和生成物，再根据Fe2+：Fe3+=1：2进行配平；
（4）①观察图示，图中虚线提示Fe2+连接四个氧离子，分析结构；
②体心立方堆积是八个顶点加一个体心，面心立方最密堆积是八个顶点加六个面心，细心观察，可以在左边补一个晶胞去观察；
③晶胞中有Fe2+和Fe3+，Fe2+失电子转化为Fe3+，Fe3+得电子转化为Fe2+；根据均摊法去计算晶胞密度。
（1）铁的核外电子总数为26，则基态铁原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2 ；故答案为3d64s2；
（2）尿素[CO(NH2)2 ]所含四种元素分别为N、H、C、O，元素的非金属性越强，电负性越大，则四种元素的电负性由大至小的顺序是O>N>C>H；CH3COONa中甲基中的C原子为 sp杂化，羧基中的C原子为sp杂化；故答案为：O>N>C>H；sp3杂化、sp2杂化；
（3）FeSO4和FeCl3溶液以1：2投料比混合，再加入NaOH溶液，即可产生Fe3O4颗粒，根据守恒法可知反应的方程式为：Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O；
（4）①观察图示可知，Fe2+连接四个氧离子，四个氧离子为正四面体顶点，Fe2+在正四面体中心；故答案为：正四面体；
②往图中晶胞左边加一个晶胞会发现氧离子是八个顶点加六个面心，所以堆积方式为面心立方最密堆积；故答案为：面心立方最密堆积；
③电子的得失转移能使晶胞导电，因此四氧化三铁晶体能导电的原因是电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移；根据晶胞的均摊计算，晶胞中含有的铁离子的个数为4×1/8+3×1/2=2，亚铁离子的个数为1，氧离子的个数为1+12×1/4=4，若晶胞体对角线长为a nm，设边长为x nm，面对角线为
，则体对角线长为
，故
，体积为
，质量为
，故密度
。
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【题目】含氮化合物在材料方面的应用越来越广泛。
(1)甲胺(CH3NH2)是合成太阳能敏化剂的原料。工业合成甲胺原理：
CH3OH(g)+NH3(g)
CH3NH2(g)+H2O(g)△H。
①已知键能指断开1mol气态键所吸收的能量或形成1mol气态键所释放的能量。几种化学键的键能如下表所示：
化学键 | C-H | C-O | H-O | N-H | C-N |
键能/kJ·mol-1 | 413 | 351 | 463 | 393 | 293 |
则该合成反应的△H=______________。
②一定条件下，在体积相同的甲、乙、丙、丁四个容器中，起始投入物质如下：
NH3(g)/mol | CH3OH(g)/mol | 反应条件 | |
甲 | 1 | 1 | 498K，恒容 |
乙 | 1 | 1 | 598K，恒容 |
丙 | 1 | 1 | 598K，恒压 |
丁 | 2 | 3 | 598K，恒容 |
达到平衡时，甲、乙、丙、丁容器中的CH3OH转化率由大到小的顺序为_______________。
(2)工业上利用镓(Ga)与NH3在高温下合成固体半导体材料氮化镓(GaN)，其反应原理为2Ga(s)+2NH3(g)
2GaN(s)+3H2(g)△H=-30.81kJ·mol-1。
①在密闭容器中充入一定量的Ga与NH3发生反应，实验测得反应体系与温度、压强的相关曲线如图所示。图中A点与C点的化学平衡常数分别为KA和KC,下列关系正确的是_________(填代号)。
a．纵轴a表示NH3的转化率 b．纵轴a表示NH3的体积分数 c．T1<T2 d．KA<Kc
②镓在元素周期表位于第四周期第ⅢA族，化学性质与铝相似。氮化镓性质稳定，不溶于水，但能缓慢溶解在热的NaOH溶液中，该反应的离子方程式为_____________________。
(3)用氮化镓与铜组成如图所示的人工光合系统，利用该装置成功地以CO2和H2O为原料合成CH4。铜电极表面发生的电极反应式为___________。两电极放出O2和CH4相同条件下的体积比为________，为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量的__________(填“盐酸”或“硫酸”)。
