Question

【题目】催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位，主要涉及过渡元素及其化合物、硅、铝化合物等。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。

(1)硅、碳位于同一主族，用“>”“<”或“＝”填空：

性质	原子半径	第一电离能	熔点	键能
项目	①Si__________C	②C_________Si	③CO2______SiO2	④H-Si_______H-C

(2)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)；1mol[Fe(CN)6]3－中含____________mol σ键。

(3)已知：反应2CH4CH2＝CH2＋2H2，碳原子的杂化类型转化过程为___________；

(4)聚四氟乙烯是一种准晶体，准晶体是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过___________方法区分晶体、准晶体和非晶体。

(5)基态F原子的价层电子排布图为___________。

(6)[H2F]＋[SbF6]－(氟锑酸)是一种超强酸，存在[H2F]＋，该离子的空间构型为____________。

(7)CuCl的熔点为426℃，熔化时几乎不导电；CuF的熔点为908℃，密度为7.1g·cm－3。

①CuF的熔点比CuCl的高，原因是____________________________________________。

②已知NA为阿伏加德罗常数的值，CuF的晶胞结构如图所示，则CuF的晶胞参数a＝__________nm(列出计算式)。

Answer 1

【答案】> > < < N2(或CO等) 12 sp3转化成sp2 X射线衍射 V形 CuCl为分子晶体，CuF为离子晶体 ×107

【解析】

(1)①Si原子电子层数为3，C原子电子层数为2，所以半径Si>C；

②Si原子电子层数为3，C原子电子层数为2，所以C原子的原子核对核外电子的吸引能力更强，第一电离能更大；

③二氧化硅为原子晶体，二氧化碳为分子晶体，所以熔点：CO2>SiO2；

④Si原子半径更大，所以键能H-Si<H-C；

(2)原子总数相同，价电子总数也相同的分子或离子互为等电子体，CN－的原子数为2，价电子数为10，用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CN-互为等电子体的分子为：N2或CO等；[Fe(CN)6]3-中Fe3+与CN-形成6个配位键，CN-中有1个σ键，故[Fe(CN)6]3-中共有12个σ键，1mol[Fe(CN)6]3-中含12molσ键；

(3)CH4为正四面体结构，C原子采取sp3杂化，CH2=CH2为平面结构，C原子采取sp2杂化，碳原子的杂化类型转化过程为：sp3杂化转化为sp2杂化；

(4)可通过X射线衍射实验方法区分晶体、准晶体和非晶体；

(5)F为9号原子，所以基态F原子的价层电子为2s22p5，排布图为；

(6)该离子中心原子价层电子对数为=4，含有2对孤电子对，所以空间构型为V形；

(7)①根据CuCl熔化时几乎不导电可知其为分子晶体，熔点较低，而CuF为离子晶体，熔点较高；

②根据均摊法晶胞中F-个数为4，化学式为CuF，所以Cu+个数也为4，则晶胞的质量m=g，晶胞的体积为a3nm3，晶胞密度为7.1g·cm－3=7.1×10-21 g·nm－3，解得a=×107nm。