Question

【题目】铁、钴、镍的性质非常相似，它们的化合物应用十分广泛。回答下列问题:

（1）基态铁原子的价电子排布式为_______。铁、钴、镍的基态原子核外未成对电子数最多的是________。

（2）CoCl2溶于氨水并通入空气，可从溶液中结晶出橙黄色的[Co(NH3)6]Cl3晶体。该配合物中配体分子的立体构型是_______，其中心原子的杂化轨道类型为_________。

（3）铁、镍易与CO作用形成羰基配合物Fe(CO)5、Ni(CO)4,Fe(CO)5的熔点为253K, 沸点为376K,则Ni(CO)4固体属于_____晶体，其中存在的化学键类型为_________。

（4）NiO、FeO的晶体结构类型与氯化钠的相同，Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69pm和78pm,则熔点NiO_______FeO (填 “>”“<” 或“=”)，原因是___________。

（5）Fe3O4晶体中，O2-的重复排列方式如图所示，该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O2-围成的正四面体空隙和3、6、7、8、9、12的O2-围成的正八面体空隙。Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中，则Fe3O4晶体中，正四面体空隙数与O2-数之比为______，有_____%的正八面体空隙没有填充阳离子。Fe3O4晶胞中有8个图示结构单元，晶体密度为5.18g/cm3,则该晶胞参数a=_____pm。(写出计算表达式)

Answer 1

【答案】 3d64s2 铁（或Fe） 三角锥形 sp3 分子 配位键、共价键 ＞ 相同电荷的离子，半径越小，离子间的静电作用力越大，离子晶体的晶格能越大 2∶1 50% ×1010

【解析】(1)铁是26号元素，基态铁原子的价电子排布式为3d64s2。钴、镍的基态原子的价电子排布式分别为3d74s2、3d84s2，三种元素原子的核外未成对电子数分别为4、3、2，未成对电子数最多的是铁，故答案为：3d64s2；铁；

(2)在[Co(NH3)6]Cl3晶体中配体分子是氨气分子，氨气分子中N原子的价层电子对个数=3+ (5-3×1)=3+1=4，立体构型是三角锥形，其中心原子的杂化轨道类型为sp3，故答案为：三角锥形；p3；

(3)Fe(CO)5的熔点为253K，沸点为376K，熔沸点较低，因此Ni(CO)4的熔沸点也较低，Ni(CO)4固体属于分子晶体，存在的化学键有配位键、共价键，故答案为：分子；配位键、共价键；

(4)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高．由于Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径，所以熔点是NiO＞FeO，故答案为：＞；相同电荷的离子，半径越小，离子间的静电作用力越大，离子晶体的晶格能越大；

(5)结构中如1、3、6、7的O2-围成的正四面体空隙有8个，由图可知晶体结构中O2-离子数目为8×+6×=4，故正四面体空隙数与O2-离子数目之比8：4=2：1；Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中，有50%的正八面体空隙没有填充阳离子。图示结构中O2-离子数目为8×+6×=4，则含有Fe3+和Fe2+的总数为3，晶胞中有8个图示结构单元，1mol晶胞的质量为8×(3×56+4×16)=8×232g，则晶体密度==5.18g/cm3，a=×1010，故答案为：2∶1；50%； ×1010。