Question

16．人类文明的发展历程，也是化学物质的认识和发现的历程，其中铁、硝酸钾、青霉素、氨、乙醇、二氧化碳、聚乙烯、二氧化硅等17种“分子”改变过人类的世界．
（1）铁原子在基态时，价电子（外围电子）排布式为3d⁶4s²．
（2）硝酸钾中NO₃^-的空间构型为平面正三角形，写出与NO₃^-互为等电子体的一种非极性分子化学式BF₃[SO₃（ g）、BBr₃等]．
（3）6氨基青霉烷酸的结构如图1所示，其中采用sp³杂化的原子有C、N、O、S．

（4）下列说法正确的有a（填字母序号）．
a．乙醇分子间可形成氢键，导致其沸点比氯乙烷高
b．钨的配合物离子[W（CO）₅OH]^-能催化固定CO₂，该配离子中钨显-1价
c．聚乙烯（）分子中有5n个σ键
d．由下表中数据可确定在反应Si（s）+O₂（g）═SiO₂（s）中，每生成60g SiO₂放出的能量为（2c-a-b） kJ

化学键	Si-Si	O═O	Si-O
键能（kJ•mol-1）	a	b	c

（5）铁和氨气在640℃可发生置换反应，产物之一的晶胞结构如图2所示，写出该反应的化学方程式8Fe+2NH₃$\frac{\underline{\;640℃\;}}{\;}$2Fe₄N+3H₂．若两个最近的Fe原子间的距离为s cm，则该晶体的密度是$\frac{119\sqrt{2}}{2{s}^{3}N{\;}_{A}}$g•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）铁是26号元素，基态原子核外有26个电子，3d、4s能级上电子是其价电子，根据构造原理书写其基态价电子排布式；
（2）根据价层电子对互斥理论确定离子空间构型，原子个数相等价电子数相等的微粒是等电子体，正负电荷重心重合的分子是非极性分子；
（3）根据价层电子对互斥理论确定碳原子杂化方式；
（4）a．氢键的存在影响物质的熔沸点；
b．根据化合物中化合价的代数和为0计算；
c．单键为σ键；
d.60gSiO₂的物质的量1mol，一个硅原子含有4个硅氧键；
（5）铁和氨气在640℃可发生置换反应生成氢气和氮化铁，利用均摊法确定氮化铁的化学式，根据温度、反应物和生成物写出反应方程式；
设正四面体的棱长为xcm，则正四面体的面对角线为$\sqrt{2}$xcm，又两个最近的Fe原子间的距离为scm，所以$\frac{\sqrt{2}}{2}$x=s，则x=$\sqrt{2}$scm，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：（1）铁是26号元素，基态原子核外有26个电子，3d、4s能级上电子是其价电子，根据构造原理知其价电子排布式为：3d⁶4s²；
故答案为：3d⁶4s²；
（2）NO₃^-中N原子价层电子对=3+$\frac{1}{2}$（5+1-3×2）=3，且不含孤电子对，所以是平面三角形结构，
与N0₃^-互为等电子体的一种非极性分子有：BF₃[SO₃（ g）、BBr₃等]，
故答案为：平面正三角形，BF₃[SO₃（ g）、BBr₃等]；
（3）只要共价单键和孤电子对的和是4的原子就采取sp³杂化，根据图片知，采用sp³杂化的原子有C、N、O、S；
故答案为：C、N、O、S；
（4）a．乙醇分子间可形成氢键，氯乙烷中不含氢键，氢键的存在导致乙醇的沸点升高，所以乙醇的沸点比氯乙烷高，故a正确；
b．根据化合物中化合价的代数和为0知，钨的配合物离子[W（CO）₅OH]^-中钨显0价，故b错误；
c．聚乙烯（）分子中有（6n-1）个σ键，故c错误；
d．由表中数据知反应Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）中，每生成60gSiO₂放出的能量为（4c-2a-b）kJ，故d错误；
故选a；
（5）该晶胞中铁原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$，氮原子个数是1，所以氮化铁的化学式是Fe₄N，铁和氨气在640℃可发生置换反应生成氮气和氮化铁，所以该反应方程式为：8Fe+2NH₃$\frac{\underline{\;640℃\;}}{\;}$2Fe₄N+3H₂；
设正四面体的棱长为xcm，则正四面体的面对角线为$\sqrt{2}$xcm，又两个最近的Fe原子间的距离为scm，所以$\frac{\sqrt{2}}{2}$x=s，则x=scm，根据ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{56×4+14}{{N}_{A}}}{（\sqrt{2}s）^{3}}$=$\frac{119\sqrt{2}}{2{s}^{3}N{\;}_{A}}$
故答案为：8Fe+2NH₃$\frac{\underline{\;640℃\;}}{\;}$2Fe₄N+3H₂；$\frac{119\sqrt{2}}{2{s}^{3}N{\;}_{A}}$．

点评 本题考查较综合，涉及电子数排布式的书写、杂化方式的判断、化学键、晶胞的计算等，难点是晶胞的计算和（4）的d选项中明确硅、二氧化硅的空间结构是解此选项是关键，难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．