题目内容

【题目】铁氧体是一种磁性材料,具有广泛的应用。

(1)铁元素位于元素周期表的_________区,其基态原子有___________种能量不同的电子。

(2)工业制备铁氧体常使用水解法,制备时常加入尿素[CO(NH)2]2、醋酸钠等碱性物质,尿素分子中四种不同元素的电负性由大到小的顺序是________,醋酸钠中碳原子的杂化类型是_______

(3)纳米氧化铁能催化火箭推进剂NH4ClO4的分解,的结构式为___________(标出配位键),与互为等电子体的分子有____________(任写一种)。铵盐大多不稳定,NH4FNH4I中,较易分解的是_______________

(4)晶体Fe3O4的晶胞如图所示,该晶体是一种磁性材料,能导电。

①晶胞中亚铁离子处于氧离子围成的_______________(填空间结构)空隙。

②晶胞中氧离子的堆积方式与某金属晶体原子堆积方式相同,该堆积方式名称为______

③解释Fe3O4晶体能导电的原因_________;若晶胞的体对角线长为a nm,则Fe3O4晶体的密度为_____________g·cm3(阿伏加德罗常数用NA表示)

【答案】d 7 ONCH sp3杂化、sp2杂化 CCl4 NH4F 正四面体 面心立方最密堆积 电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移

【解析】

(1) 铁是26号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,据此分析解答;

(2)元素的非金属性越强,其电负性越大;根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化方式;

(3) N原子形成3N-H键和1个配位键,据此分析判断的结构式;根据原子总数相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体分析书写;F原子半径比I原子小,H--F更易形成,更易夺取中的H+

(4)根据晶胞结构结合常见微粒的堆积方式分析解答①和②,对于③可以根据均摊法计算该晶胞中氧离子和Fe元素微粒的个数,从而计算晶胞的质量,晶胞的体对角线程度为anm,据此计算晶胞棱长,从而计算晶胞的体积,再结合密度=计算。

(1)铁是26号元素,处于周期表中第四周期第Ⅷ族,电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,属于d区元素,同一能级中电子能量相同,不同能级中的电子能量不相同,故共有7种能量不同的电子,故答案为:d7

(2)元素的非金属性越强,其电负性越大,非金属性ONCH,则电负性ONCH;醋酸钠中甲基上C原子价层电子对个数是4、羧基上C原子价层电子对个数是3,根据价层电子对互斥理论,C原子杂化方式分别为sp3sp2,故答案为:ONCHsp3杂化、sp2杂化;

(3) N原子形成3N-H键,N原子提供1对电子给氢离子形成1个配位键,其结构式为,其空间构型为正四面体形;ClO4-5原子、32e-的离子,与ClO4-互为等电子体的分子为CCl4F原子半径比I原子小,H-F键比H-I键强,H-F更易形成,易夺取中的H+,所以NH4FNH4I中,较易分解的是NH4F,故答案为: CCl4NH4F

(4)①根据图示,晶胞中亚铁离子处于氧离子围成的正四面体空隙,故答案为:正四面体;

②根据图示,晶胞中氧离子的堆积方式为面心立方最密堆积,故答案为:面心立方最密堆积;

③含有自由移动电子的物质能导电,该晶体中含有亚铁离子和铁离子,电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移,所以Fe3O4晶体能导电;该晶胞中氧离子个数=1+12×=4Fe元素的微粒个数=1+4×+3×=3,晶胞的质量=g;晶胞的体对角线长度为anm,则晶胞棱长=nm=nm,晶胞体积=(×10-7cm)3,则Fe3O4晶体的密度为=g/cm3,故答案为:电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移;

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