Question

【题目】钕铁硼磁铁是目前为止具有最强磁力的永久磁铁。生产钕铁硼磁铁的主要原材料有稀土金属钕、高纯铁、铝、硼等。回答下列问题：

（1）钕(Nd)为60号元素，在周期表中位于第_________周期。基态硼原子中占据最高能级的电子，电子云轮廓图形状为_______。铁离子的电子排布式__________________

（2）实验测得AlCl3的实际存在形式为Al2Cl6，其分子的球棍模型如下图所示：

① 分子中A1原子采取____杂化。Al2Cl6属于____分子(填“极性”或“非极性”)。

②AlCl3与过量NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]，[A1(OH)4]－中存在的化学键有_________(填选项字母)。

A.离子键 B.共价键 C.配位键 D.金属键 E.氢键

（3）工业上可用电解熔融的FeO、Fe2O3冶炼高纯铁。基态Fe2+的价电子排布图(轨道表达式)为______________；用物质结构知识说明Fe2+容易被氧化成Fe3+的原因：________________________。

（4）氮化铁晶体的晶胞结构如图1所示。该晶体中铁、氮的微粒个数之比为_____。

（5）氧化亚铁晶体的晶胞如图2所示。已知：氧化亚铁晶体的密度为ρg·cm—3，NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为_________；Fe2+与O2—的最短核间距为_____________pm。

Answer 1

【答案】六或6 哑铃形或纺锤形 1s22s22p63s23p63d5 sp3 非极性 BC Fe3+的3d轨道是半充满 3:1 12

【解析】

（1）钕(Nd)为60号元素，在周期表中位于第六周期。基态硼原子中占据的最高能级为2p，电子云轮廓图形状为哑铃形或纺锤形。铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，形成离子优先失去最外层电子，故铁离子的电子排布式1s22s22p63s23p63d5；

（2）①Al2Cl6分子中每个铝原子与四个氯原子形成共价键，故A1原子采取sp3杂化。Al2Cl6分子中正负电荷中心重合，则Al2Cl6属于非极性分子；

②Al最外层的空轨可以接受氧原子提供的孤对电子形成配位键，O和H之间形成极性共价键，故选：BC；

（3）基态Fe2+的价电子排布式为3d6，则价电子排布图(轨道表达式)为。Fe2+容易被氧化成Fe3+的原因是Fe3+的3d轨道是半充满，比较稳定；

（4）氮化铁晶胞为六棱柱，顶点贡献率为，棱点贡献率为，面点贡献率为。观察晶胞可知，12个铁原子位于顶点，2个点位于面心，3个铁位于体内。2个氮位于体内。则1个晶胞含铁微粒数为12+2+3=6，含氮微粒数为2，则该晶体中铁、氮的微粒个数之比为6:2=3:1；

（5）观察图2可知，上、中、下三层各4个氧离子（共12个氧离子）与中心的氧离子紧邻且等距离，而氧化亚铁晶体中氧离子、亚铁离子个数比为1:1，所以与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为12个。1个氧化亚铁晶胞含Fe2+数目为8+6=4，含O2—数目为12+1=4，所以，1个氧化亚铁晶胞含4个“FeO”，设Fe2+与O2—的最短核间距为d pm，有ρ=，解得d=pm。