Question

17．铁、钴、镍等金属及其化合物在工业上有重要用途．请回答：
（l）基态Fe³⁺的M层电子排布式为3s²3p⁶3d⁵；
（2）配合物Fe（CO）_n常温下为液态，推测其品体属于分子晶体（填晶体类型）．写出两种与配体CO互为等电子体的离子CN^-、C₂^2-（填化学式）．
（3）Co²⁺、Co³⁺ 都能形成配离子．用KCN处理含Co²⁺的盐溶液，生成的[Co（CN）₆]^4-有强还原性，加热时能与水反应生成[Co（CN）₆]^3-，该反应的离子方程式为2[Co（CN）₆]^4-+2H₂O═2[Co（CN）₆]^3-+H₂↑+2OH^-；；Co³⁺的另一种配合物
Co（NH₃）₅BrSO₄溶于水，加人BaCl₂ 溶液无明显现象，该化合物在水中的电离方程式为Co（NH₃）₅BrSO₄=[Co（NH₃）₅SO₄]⁺+Br^-
（4）自然界的镍矿中含有大量氧化镍，其晶体结构与NaCl相同，该晶体中Ni²⁺的配位数为6；实验室常利用丁二酮肟检验Ni^2十，其结构如图，分子中σ键与π键的数目比为15：2，其中碳原子的杂化类型为sp²和sp³．
（5）金属镍为面心立方最密堆积，密度为ρg/cm³，镍的原子半径是$\frac{\sqrt{2}}{4}$$\root{3}{\frac{236}{ρ•{N}_{A}}}$×10^-10（用字母表示）

Answer 1

分析 （1）Fe原子核外电子数为26，原子形成阳离子先按能层高低失去电子，能层越高的电子越容易失去，同一能层中按能级高低失去电子，能级越高越容易失去；
（2）Fe（CO）_x常温下呈液态，熔沸点低可判断Fe（CO）_x晶体属于分子晶体；原子数目相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体；
（3）[Co（CN）₆]^4-具有强还原性，能与水反应生成[Co（CN）₆]^3-与氢气，根据原子守恒与电荷守恒可知还有OH^-生成；
（4）自然界的镍矿中含有大量氧化镍，其晶体结构与NaCl相同，一个钠离子周围6个氯离子，所以晶体中Ni²⁺的配位数为6；分子单键的数目为13个，双键数目为2，所以分子中σ键与π键的数目比为15：2；甲基中的碳是sp³杂化，双键两端的碳是sp²杂化；
（5）金属镍原子的堆积方式为面心立方最密堆积，即镍原子位于晶胞立方体的顶点和面心上，所以晶胞的面对角线等于镍原子半径的4倍，所以晶胞的边长应为面对角线的$\frac{\sqrt{2}}{2}$，据此计算铜晶胞的体积．

解答 解：（1）Fe原子核外有26个电子，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，Fe原子失去4s能级2个电子、3d能级1个电子形成Fe³⁺，Fe³⁺电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，则M层电子排布式为：3s²3p⁶3d⁵，
故答案为：3s²3p⁶3d⁵；
（2）Fe（CO）_x常温下呈液态，熔沸点低可判断Fe（CO）_x晶体属于分子晶体；原子数目相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体，与CO互为等电子体的离子有CN^-、C₂^2-，
故答案为：分子晶体；CN^-、C₂^2-；
（3）[Co（CN）₆]^4-具有强还原性，能与水反应生成[Co（CN）₆]^3-与氢气，根据原子守恒与电荷守恒可知还有OH^-生成，反应离子方程式为：2[Co（CN）₆]^4-+2H₂O═2[Co（CN）₆]^3-+H₂↑+2OH^-，加人BaCl₂ 溶液无明显现象，说明硫酸根离子是内界，所以电离方程式为：Co（NH₃）₅BrSO₄=[Co（NH₃）₅SO₄]⁺+Br^-
，故答案为：2[Co（CN）₆]^4-+2H₂O═2[Co（CN）₆]^3-+H₂↑+2OH^-；Co（NH₃）₅BrSO₄=[Co（NH₃）₅SO₄]⁺+Br^-；
（4）自然界的镍矿中含有大量氧化镍，其晶体结构与NaCl相同，一个钠离子周围6个氯离子，所以晶体中Ni²⁺的配位数为6；分子单键的数目为13个，双键数目为2，所以分子中σ键与π键的数目比为15：2；甲基中的碳是sp³杂化，双键两端的碳是sp²杂化，故答案为：6；15：2；sp²和sp³；
（5）镍的晶胞为面心立方最密堆积，以顶点镍原子研究，与之最近的镍原子位于面心上，每个顶点镍原子为12个面共用，所以镍的配位数为12，晶胞中含有镍原子数为$8×\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，设晶胞的边长为a cm，则a³•ρ•N_A=4×59，所以a=$\root{3}{\frac{236}{ρ•{N}_{A}}}$，由于面对角线为$\sqrt{2}$a，面对角线的$\frac{1}{4}$为镍原子半径，所以镍原子半径为$\frac{\sqrt{2}}{4}$acm=$\frac{\sqrt{2}}{4}$$\root{3}{\frac{236}{ρ•{N}_{A}}}$×10^-10，故答案为：$\frac{\sqrt{2}}{4}$$\root{3}{\frac{236}{ρ•{N}_{A}}}$×10^-10．

点评 本题考查位置、结构与性质的关系及应用，为高频考点，侧重考查了晶胞的结构和晶胞的计算，注意均摊法的应用，对学生的观察能力和空间想象能力有较高的要求，题目难度中等．