Question

近现代战争中，制造坦克战车最常用的装甲材料是经过轧制和热处理后的合金钢，热处理后整个装甲结构的化学和机械特性和最大限度的保持一致。钢中合金元素的百分比含量为：铬0.5~1.25  镍0.5~1.5 钼0.3~0.6  锰0.8~1.6  碳0.3

（1）铬元素的基态原子的价电子层排布式是                  。

（2）C元素与其同主族下一周期元素组成的晶体中，C原子的杂化方式为　　　　.

（3）Mn和Fe的部分电离能数据如下表：

元    素	Mn	Fe
电离能 /kJ·mol－1	I1	717	759
I2	1509	1561
I3	3248	2957

 

根据上表数据，气态Mn^2＋再失去一个电子比气态Fe^2＋再失去一个电子难，其原因是                                    。

（4）镍（Ni）可形成多种配合物，且各种配合物有广泛的用途。 某镍配合物结构如图所示，分子内含有的作用力有                （填序号）。

A氢键；B离子键；C共价键；D金属键；E配位键

组成该配合物分子且同属第二周期元素的电负性由大到小的顺序是             。

（5）金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态Ni(CO)₄，呈四面体构型。423K时，Ni(CO)₄分解为Ni和CO，从而制得高纯度的Ni粉。试推测：四羰基镍的晶体类型是              

（6）铁能与氮形成一种磁性材料，其晶胞结构如图所示，则该磁性材料的化学式为              。

 

 

Answer 1

【答案】

（1）3d⁵4s¹      (2分)

（2） sp³   (2分)

（3）Mn^2＋转化为Mn^3＋时，3d能级由较稳定的3d⁵半充满状态转变为不稳定的3d⁴状态（或Fe^2＋转化为Fe^3＋时，3d能级由不稳定的3d⁶状态转变为较稳定的3d⁵半充满状态。）（2分）

（4）ACE（2分）    O＞N＞C（2分）

（5）分子晶体（1分）

（6）Fe₄N     (2分)

【解析】

试题分析：（1）由核外电子排布规律可知，基态铬原子的价电子排布式为3d⁵4s¹；（2）碳与硅形成的碳化硅晶体结构与金刚石、晶体硅相似，则碳原子采取sp³杂化；（3）对比二者的价电子排布式可知，Mn^2＋转化为Mn^3＋时，3d能级由较稳定的3d⁵半充满状态转变为不稳定的3d⁴状态（或Fe^2＋转化为Fe^3＋时，3d能级由不稳定的3d⁶状态转变为较稳定的3d⁵半充满状态），故气态Mn^2＋再失去一个电子比气态Fe^2＋再失去一个电子难；（4）读图可知，该配合物中含有氢键、共价键、配位键，不含金属键、离子键，故ACE正确；该配合物含有C、N、O三种第二周期的非金属，电负性：C<N<O；（5）由挥发性及性质推断，四羰基镍属于分子晶体；（6）由均摊法可知，1个晶胞或晶体所含Fe原子数为8×1/8+6×1/2=4，所含N原子数为1×100%=1，则该材料或晶胞的化学式为Fe₄N。

考点：考查电子排布式及应用、杂化轨道、化学键、电负性、晶体类型、晶体结构和组成计算等相关知识。