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【题目】铁单质及化合物与我们的生产、生活紧密相关。

(1)Fe3+的基态核外价电子排布式为______,应用原子结构比较Fe与同周期的Mn第三电离能(I3)的大小:I3(Mn)_______I3(Fe)(填>、<、=)。理由是_______。

(2)Fe、Fe2+、Fe3+可以与CO、SCN-、CN-、H2NCONH2(尿素)等多种配体形成很多的配合物。

①配合物Fe(CO)5的熔点-20℃,沸点103℃,可用于制备纯铁。Fe(CO)5的结构如图所示:

下列关于Fe(CO)5说法不正确的是________。

A.Fe(CO)5是分子晶体

B.Fe(CO)5中Fe原子的配体与C22-互为等电子体

C.Fe(CO)5中σ键与π键之比为1:1

D.Fe(CO)5=Fe+5CO反应中没有新化学键生成

②CN-的电子式为__________。

③H2NCONH2(尿素)中N、C原子的杂化方式分别为__________、__________,

组成尿素的4种元素的第一电离能由大到小的顺序为__________,1 mol H2NCONH2(尿素)分子中含有σ键的数目为__________。

(3)NaCl和MgO都属于离子化合物,NaCl的熔点为801.3C,MgO的熔点高达2800℃。造成两种晶体熔点差距的主要原因是________。

(4)FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置的Fe或者b位置的Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy,FexNy转化为两种Cu的替代型产物的能量变化如图2所示,其中相对不稳定的Cu替代型产物的化学式为__________。

【答案】3d5 > Mn原子核外失去2个电子后,其价电子排布式为3d5,处于半充满的稳定状态,较难失去电子 D sp3 sp2 N>O>C>H 7NA 氧化镁晶体中所含离子的半径小,电荷数更大,晶格能更大,则熔点更高 FeCu3N

【解析】

(1)根据构造原理写价电子排布式,根据原子核外电子排布以及洪特规则比较电离能大小;

(2)①A. 分子晶体熔沸点较低;

B. 互为等电子体的分子或离子价电子数相等,原子个数相等;

C. Fe与CO形成5个配位键,每个CO分子中含有1个σ键和2个π键;

D. 反应得到Fe单质,形成金属键;

②CN-与N2互为等电子体;

③将H2NCONH2(尿素)的结构简式写成,根据价层电子对互斥理论以及杂化轨道理论判断原子的杂化类型,同一周期元素,第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第IIA族、第VA族第一电离能大于其相邻元素;

(3)根据离子晶体熔沸点的比较方法说明理由;

(4)能量越高,物质越不稳定,由此判断Cu代替b位置的Fe型能量高,相对不稳定,再根据均摊法计算其化学式。

(1)Fe为26号元素,根据构造原理,写出Fe价电子排布式为:3d64s2,先失去4s能级2个电子、再失去3d能级1个电子形成Fe3+,则Fe3+的基态核外价电子排布式为3d5;由于Fe原子核外失去2个电子后,其价电子排布式为3d6,Mn原子核外失去2个电子后,其价电子排布式为3d5,处于半充满的稳定状态,较难失去电子,故I3(Mn)>I3(Fe),故答案为:3d5;>;Mn原子核外失去2个电子后,其价电子排布式为3d5,处于半充满的稳定状态,较难失去电子;

(2)①A. Fe(CO)5的熔沸点很低,属于分子晶体,A项正确;

B. Fe(CO)5的配体为CO,与C22-互为等电子体,B项正确;

C. Fe与CO形成5个配位键,每个CO分子中含有1个σ键和2个π键,则Fe(CO)5中σ键的数目为10个,π键的数目为10个,则Fe(CO)5中σ键与π键之比为1:1,C项正确;

D. 反应得到Fe单质,形成金属键,D项错误;故答案为:D;

②CN-与N2互为等电子体,电子式为,故答案为:;

③将H2NCONH2(尿素)的结构简式写成,由此可知尿素中N、C原子的价层电子对数分别为4、3,则N、C原子的杂化方式分别为sp3、sp2;同一周期元素,第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第IIA族、第VA族第一电离能大于其相邻元素,这几种元素第一电离能大小顺序是N>O>C>H,1mol H2NCONH2(尿素)分子中含有σ键的数目为7NA,故答案为:sp3;sp2;N>O>C>H;7NA;

(3)NaCl和MgO都属于离子化合物,氧化镁晶体中所含离子的半径小,电荷数更大,晶格能更大,则熔点更高,故答案为:氧化镁晶体中所含离子的半径小,电荷数更大,晶格能更大,则熔点更高;

(4)能量越高,物质越不稳定,根据转化过程能量变化可知,Cu代替b位置的Fe型能量高,相对不稳定,根据均摊法可知,该晶胞中Cu原子个数=、Fe原子个数=、N原子个数为1,所以其化学式为FeCu3N,故答案为:FeCu3N。

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【题目】Ⅰ.高铁酸钾(K2FeO4)具有极强的氧化性,是一种优良的水处理剂。

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Ⅱ.下表是几种弱电解质的电离平衡常数、难溶电解质的溶度积Ksp(25℃)。

电解质

平衡方程式

平衡常数K

Ksp

CH3COOH

CH3COOHCH3COO-+H+

1.76×10-5

H2CO3

H2CO3H++HCO3-

HCO3-H++CO32-

K1=4.31×10-4

K2=5.61×10-11

C6H5OH

C6H5OHC6H5O-+H+

1.1×10-10

H3PO4

H3PO4H++H2PO4-

H2PO4-H++HPO42-HPO42-H++PO43-

K1=7.52×10-3

K2=6.23×10-8

K3=2.20×10-13

NH3·H2O

NH3·H2ONH4++OH-

1.76×10-5

BaSO4

BaSO4Ba2++SO42-

1.07×10-10

BaCO3

BaCO3Ba2++CO32-

2.58×10-9

回答下列问题:

(1)由上表分析,若①CH3COOH,②HCO3-,③C6H5OH,④H2PO4-均可看做酸,则它们酸性由强到弱的顺序为___(填编号)。

(2)写出C6H5OH与Na3PO4反应的离子方程式___。

(3)25℃时,将等体积等浓度的醋酸和氨水混合,混合液中:c(CH3COO-)__c(NH4+)(填“>”、“=”或“<”)。

(4)25℃时,向10mL0.01mol·L-1苯酚溶液中滴加VmL0.01mol·L-1氨水,混合液中粒子浓度关系正确的是__。

A.若混合液pH>7,则V≥10

B.若混合液pH<7,则c(NH4+)>c(C6H5O-)>c(H+)>c(OH-)

C.V=10时,混合液中水的电离程度小于10mL0.01mol·L-1苯酚溶液中水的电离程度

D.V=5时,2c(NH3·H2O)+2c(NH4+)=c(C6H5O-)+c(C6H5OH)

(5)水解反应是典型的可逆反应,水解反应的化学平衡常数称为水解常数(用Kb表示),类比化学平衡常数的定义,请写出Na2CO3第一步水解反应的水解常数的表达式:___。

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