题目内容

【题目】铁、钴、镍等金属及其化合物在科学研究和工业生产中应用十分广泛。回答下列问题:

(1)铁、钴、镍的基态原子核外未成对电子数最多的是_________。

(2)酞菁钴分子的结构简式如图所示,中心离子为钴离子,酞钴分子中与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是_______(填1、2、3、4),三种非金属原子的电负性由大到小的顺序为_______(用相应的元素符号表示);氮原子的杂化轨道类型为________。

(3)Fe(CO)x常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)x,晶体属于_______(填晶体类型),若配合物Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,则x=________。

(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)NiAs的晶胞结构如图所示:①镍离子的配位数为_________。

②若阿伏加德罗常数的值为NA,晶体密度为pg·cm-3,则该晶胞中最近的Ni2+之间的距离为________cm。(写出计算表达式)

【答案】铁 2、4 N>C>H sp2、sp3 分子晶体 5 > Ni2+、Fe2+的电荷相同,Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径,晶格能:NiO>FeO,因此熔点NiO>FeO 4 ×

【解析】

(1)未成对电子处于价电子中,铁、钴、镍的基态原子的价电子排布式分别为3d64s2、3d74s2、3d84s2,结合泡利原理与洪特规则判断;

(2)含有孤对电子的N原子与Co通过配位键结合,形成配位键后形成4对共用电子对,形成3对共用电子对的N原子形成普通的共价键;三种非金属原子为C、N、H,同周期自左而右电负性增大;根据分子中N原子形成的σ键个数和含有的孤对电子的数目,分析判断;

(3)根据Fe(CO)x的熔沸点比较低分析判断晶体类型;Fe原子价电子数为8,CO提供一对孤对电子,与Fe原子形成配位键,根据Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,列式计算x;

(4)离子晶体的熔点与晶格能大小有关,离子所带电荷数越多,离子半径越小,晶格能越大,熔点越高;

(5)①根据均摊法计算晶胞中Ni、As原子数目,由晶胞结构可知As原子配位数为4,结合晶胞中Ni、As元素数目之比计算Ni的配位数;

②首先计算晶胞的质量,再结合密度计算晶胞体积,进而计算晶胞棱长,最后根据面心与顶点上的Ni原子距离最近计算。

(1)铁、钴、镍的基态原子的价电子排布式分别为3d64s2、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Fe,故答案为:Fe;

(2)有孤对电子的N原子与Co通过配位键结合,形成配位键后形成4对共用电子对,形成3对共用电子对的N原子形成普通的共价键,1号、3号N原子形成3对共用电子对为普通共价键,2号、4号N原子形成4对共用电子对,与Co通过配位键结合;酞菁钴中三种非金属原子为C、N、H,同周期自左而右电负性增大,非金属性越强电负性越大,故电负性N>C>H;分子中N原子有形成2个σ键,含有1对孤对电子,有形成3个σ键,没有孤对电子,杂化轨道数目均为3,N原子的杂化轨道类型为 sp2;有形成3个σ键,含有1对孤对电子,杂化轨道数目均为4,N原子的杂化轨道类型为 sp3,故答案为:2、4;N>C>H;sp2、sp3;

(3)配合物Fe(CO)x的熔沸点比较低,易溶于非极性溶剂,应属于分子晶体;Fe原子价电子数为8,CO提供一对孤对电子,与Fe原子形成配位键,则8+2x=18,解得x=5,故答案为:分子晶体;5;

(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,Ni2+、Fe2+的电荷相同,Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径,故晶格能:NiO>FeO,所以熔点NiO>FeO,故答案为:>;Ni2+、Fe2+的电荷相同,Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径,故晶格能:NiO>FeO,所以熔点NiO>FeO;

(5)①晶胞中As原子数目为4,Ni原子数目=8×+6×=4,二者为1∶1,由晶胞结构可知As原子配位数为4,故Ni的配位数为4,故答案为:4;

②面心与顶点上的Ni原子距离最近,最近的Ni2+之间的距离为晶胞棱长的,晶胞质量=4×g=g,晶胞体积=g÷pgcm-3=cm3,晶胞棱长=cm,故最近的Ni2+之间的距离=×cm,故答案为:×。

练习册系列答案
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②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2=-566 kJ·mol-1

可以在汽车的排气管上安装一个催化装置,使汽车尾气中的CO、NO转化成无污染的物质,则该反应热化学方程式为____________________________,该反应自发进行的条件是_________。

(2)通常将SO2经过净化后,与空气进行催化氧化可制硫酸。不同温度下向一恒容密闭容器中通入n(SO2) : n(O2)=2 : 1[2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)],测得容器内总压强与反应时间如图1所示。

①下列说法不正确的是________;

A.T2>T1 B.该反应正向是吸热反应 C.增大压强一定以使平衡正向移动

D.其他条件不变,向平衡体系中再按物质的量之比为2 : 1充入SO2和O2,达到新的平衡后SO2平衡转化率增大

②图中B点的平衡常数Kp=__________________________(提示:用平衡分压代替平衡浓度计算,平衡分压=总压×物质的量分数)

③ 在压强为p1 MPa下,将2.0 mol SO2(g)和1.0 mol O2(g)充入容积为2 L的密闭容器中,反应达到平衡时,测得SO3气体的体积分数随温度的变化曲线如图所示,请在图中画出p2 MPa(p1<p2 )时平衡体系中SO3气体的体积分数随温度变化的曲线(表明p2 )。 ______________

(3)NH4Cl溶液呈酸性的原因(用相应离子方程式表示)______________________________;常温下,若用pH=3的盐酸滴定pH=11的氨水生成NH4Cl溶液,则用去两溶液的体积关系:V(盐酸)________V(氨水)(填“>”、“=”或“<”),滴定终点的判断:__________________。

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