Question

5．铁在工农业中有着广泛用途．测定土壤中铁的含量时需先将三价铁还原为二价铁，相关反应如下：4FeCl₃+2NH₂OH•HCl→4FeCl₂+N₂O↑+6HCl+H₂O．请回答下列问题：
（1）Fe元素位于周期表的区，Fe²⁺在基态时的核外电子排布式为3d⁶．
（2）羟胺（NH₂OH）中采用sp³杂化的原子有（填元素符号）N、O．NH₄Cl晶体中含有的化学键类型有（填选项字母）ACD．
A．离子键  B．非极性键  C．极性键  D．配位键  E．金属键
（3）N、O元素第一电离能按由大到小的顺序排列为N＞O；N、O元素电负性按由大到小的顺页序排列为O＞N．
（4）NH₃的沸点高于PH₃，主要原因为NH₃分子间存在氢键．
（5）FeCl₃熔点306°C、沸点315°C，易溶于水、乙醇、丙酮、乙醚．FeCl₃晶体类型是分子晶体．
（6）铁单质的晶体堆积方式为面心立方，若Fe的摩尔质量为Mg•mol^-1，它的晶胞棱长为acm，则Fe晶体的密度为$\frac{4M}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．（阿伏加德罗常数为N_A）

Answer 1

分析 （1）Fe基态原子外围电子排布式为3d⁶4s²，铁原子失去4s上的2个电子变成Fe²⁺，Fe²⁺在基态时，价层电子排布式为3d⁶；
（2）羟胺（NH₂OH）中N原子形成3个σ键，一个孤电子对，因此N采取sp³杂化，而O原子形成2个σ键，两个孤电子对；NH₄Cl晶体中含有的化学键类型有离子键、极性键和配位键；
（3）同周期第ⅡA和第ⅤA的元素第一电离能大于相邻族元素，同周期从左到右电负性增强；
（4）NH₃分子间存在氢键，所以沸点高于PH₃；
（5）分子晶体熔沸点较低；
（6）铁为面心立方堆积，在铜晶胞中，铁原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，若铁晶体中一个晶胞的边长为a cm，则铁晶体的密度为$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$g/cm³=$\frac{4M}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，由此解答．

解答 解：（1）Fe基态原子外围电子排布式为3d⁶4s²，铁原子失去4s上的2个电子变成Fe²⁺，Fe²⁺在基态时，价层电子排布式为3d⁶，故答案为：3d⁶；ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶或[Ar]3d⁶（2分）
（2）羟胺（NH₂OH）中N原子形成3个σ键，一个孤电子对，因此N采取sp³杂化，而O原子形成2个σ键，两个孤电子对，所以也是sp³杂化，NH₄Cl晶体中含有的化学键类型有离子键、极性键和配位键，故答案为：N、O；ACD；
（3）同周期第ⅡA和第ⅤA的元素第一电离能大于相邻族元素，所以第一电离能N＞O；同周期从左到右电负性增强，所以电负性O＞N，故答案为：N＞O；O＞N；
（4）NH₃分子间存在氢键，所以沸点高于PH₃，故答案为：NH₃分子间存在氢键；
（5）分子晶体熔沸点较低，该物质的熔沸点较低，所以为分子晶体，故答案为：分子；
（6）铁为面心立方堆积，在铜晶胞中，铁原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，若铁晶体中一个晶胞的边长为a cm，则铁晶体的密度为$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$g/cm³=$\frac{4M}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，故答案为：$\frac{4M}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题主要考查了元素周期律、电负性、电离能、电子排布图、晶胞的计算等知识点，中等难度．