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【题目】中国科学家创造性地构建了硅化物晶格限域的单铁中心催化剂,成功地实现了甲烷在无氧条件下选择活化,一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等化学品。请回答下列问题:

(1)基态铁原子的价层电子轨道表达式为______

(2)硅、碳位于同一主族,用”“填空:

性质

原子半径

第一电离能

熔点

键能

项目

______ C

______ Si

______

______

(3)CN-能与Fe3+形成配合物,与CN-互为等电子体的分子有______ (任写一种)1 mol[Fe(CN)6 ]3-中含______molσ键。

(4)已知:反应,碳原子的杂化类型转化过程为______

从共价键重叠方式看,分子中键类型为;的键角比的键角______

(5)铁晶体有两种晶胞,如图1、图2所示。

1中晶胞中铁的配位数为______;图2中铁晶胞堆积方式为______

(6)碳化硅晶胞如图3所示,已知碳化硅晶体的密度为dgcm-3NA表示阿伏加德罗常数的值,则碳化硅中硅碳键的键长为______ pm

【答案】 CO 12 杂化转化为杂化 面心立方最密堆积

【解析】

(1)根据铁原子的价层电子排布式、泡利原理和洪特规则即可画出轨道表达式;

(2)同主族自上而下原子半径逐渐增大,第一电离能逐渐减小;原子晶体的熔沸点大于分子晶体;键长越短,键能越大,据此分析作答;

(3)等电子体可采用替换法进行解答;配位键也属于键,形成6个配位键,即6个键,而中有1键,一共有6个,据此可算出键的总键数;

(4)CH4为正四面体结构,C原子采取杂化,键角为为平面结构,C原子采取杂化,键角为分子中1s1s电云重叠形成键, 据此分析作答;

(5)1属于体心立方堆积,Fe原子配位数为8;图2Fe原子处于面心、顶点,属于面心立方最密堆积,据此分析;

(6)C原子与周围4Si原子形成正四面体结构,碳化硅晶体内碳硅键的键长即为晶胞顶点Si原子与正四面体中心C原子之间的距离,二者连线处于晶胞体对角线上,距离等于晶胞体对角线长度的,而晶胞体对角线长度等于晶胞棱长的倍,晶胞中C原子数目Si原子数目,晶胞质量,根据晶胞的质量和密度可计算出晶胞的体积和晶胞的棱长,进而算出碳化硅晶体内碳硅键的键长,据此分析解答;

(1)基态铁原子的价层电子排布式为,由泡利原理、洪特规则,轨道表达式为:

故答案为:

(2)①同主族自上而下原子半径增大,故原子半径:

故答案为:

②同主族自上而下第一电离能减小,故第一电离能:

故答案为:

CO2属于分子晶体,而属于原子晶体,故熔点:

故答案为:

C-H的键长比键的短,故键能:

故答案为:

N原子替换C原子与1个单位负电荷,或者用O原子替换N原子与1个单位负电荷,得到与互为等电子体的分子为:CO形成6个配位键,中有1键,故中共有12键,1中含键;

故答案为:CO12

为正四面体结构,C原子采取杂化,为平面结构,C原子采取杂化,碳原子的杂化类型转化过程为:杂化转化为杂化;分子中1s1s电子云重叠形成键,从共价键重叠方式看,分子中键类型为键;甲烷分子中键角为,乙烯中键角约是的键角比的键角小;

故答案为:杂化转化为杂化;键;小;

1中体心Fe原子与位于顶点的Fe原子相邻,Fe原子配位数为8;图2Fe原子处于面心、顶点,属于面心立方最密堆积;

故答案为:8;面心立方最密堆积;

原子与周围4Si原子形成正四面体结构,碳化硅晶体内碳硅键的键长即为晶胞顶点Si原子与正四面体中心C原子之间的距离,二者连线处于晶胞体对角线上,距离等于晶胞体对角线长度的,而晶胞体对角线长度等于晶胞棱长的倍,晶胞中C原子数目Si原子数目,晶胞质量,晶胞体积,晶胞棱长,故碳化硅晶体内碳硅键的键长

故答案为:

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