题目内容
【题目】近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为FeSmAsFO组成的化合物。回答下列问题:
(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为_______,其沸点比NH3的_______(填“高”或“低”),其判断理由是_________________________。
(2)Fe成为阳离子时首先失去______轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+的价层电子排布式为______________________。
(3)比较离子半径:F__________O2(填“大于”等于”或“小于”)。
(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞结构如图1所示,晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。
图中F和O2共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1x代表,则该化合物的化学式表示为____________,通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们关系表达式:ρ=________g·cm3。
以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图1中原子1的坐标为(),则原子2和3的坐标分别为__________、__________。
【答案】三角锥形 低 NH3分子间存在氢键 4s 4f5 小于 SmFeAsO1xFx
【解析】
(1)As与N同族,则AsH3分子的立体结构类似于NH3,为三角锥形;由于NH3分子间存在氢键使沸点升高,故AsH3的沸点较NH3低,
故答案为:三角锥形;低;NH3分子间存在氢键;
(2)Fe为26号元素,Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,Fe原子失去1个电子使4s轨道为半充满状态,能量较低,故首先失去4s轨道电子;Sm的价电子排布式为4f66s2,失去3个电子变成Sm3+成为稳定状态,则应先失去能量较高的4s电子,所以Sm3+的价电子排布式为为4f5,
故答案为:4s;4f5;
(3)F-和O2-的核外电子排布相同,核电荷数越大,则半径越小,故半径:F-<O2-,
故答案为:<;
(4)由图1可知,每个晶胞中含Sm原子:4=2,含Fe原子:4
+1=2,含As原子:4
=2,含O原子:(8
+2
)(1-x)=2(1-x),含F原子:(8
+2
)x=2x,所以该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx;
根据该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx,一个晶胞的质量为,一个晶胞的体积为a2c
10-30cm3,则密度
=
g/cm3,
故答案为:SmFeAsO1-xFx;;
根据原子1的坐标(,
,
),可知原子2和3的坐标分别为(
,
,0),(0,0,
),
故答案为:(,
,0);(0,0,
);
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