题目内容

16．铁和铜都是日常生活中常见的金属，有着广泛的用途．请回答下列问题：
（1）铁原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2．
（2）配合物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晶体属于分子晶体（填晶体类型）．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=5．Fe（CO）x在一定条件下发生反应：Fe（CO）x（s）?Fe（s）+xCO（g）．已知反应过程中只断裂配位键，则该反应生成物含有的化学键类型有金属键、共价键．
（3）K3[Fe（CN）6]溶液可用于检验Fe2+（填离子符号）．CN-中碳原子杂化轨道类型为sp杂化，C、N、O三元素的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C（用元素符号表示）．
（4）铜晶体铜碳原子的堆积方式如图1所示．

①基态铜在元素周期表中位置第四周期第ⅠB族．
②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目12．
（5）某M原子的外围电子排布式为3s23p5，铜与M形成化合物的晶胞如图2所示（黑点代表铜原子）．
①该晶体的化学式为CuCl．
②已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0，则铜与M形成的化合物属于共价（填“离子”、“共价”）化合物．
③已知该晶体的密度为ρg．cm-3，阿伏伽德罗常数为NA，则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$×1010pm（只写计算式）．

分析 （1）Fe原子核外电子数为26，根据能量最低原理书写核外电子排布式；
（2）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；
生成物为Fe与CO，Fe属于金属晶体，含有金属键，CO分子中含有共价键；
（3）K3[Fe（CN）6]溶液与亚铁离子反应得到蓝色沉淀，可用于检验亚铁离子；
CN-与N2核外等电子体，CN-中C原子与N原子之间形成对共用电子对，含有孤对电子，杂化轨道数目为2；
同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，氮元素2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的；
（4）①铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1；
②Cu的晶胞堆积方式为面心立方密堆积，配位数为12；
（5）①M原子的外围电子排布式为3s23p5，则M为Cl，根据均摊法计算晶胞中Cu原子、Cl原子数目，进而确定化学式；
②电负性差大于1.7的键一般是离子键，小于1.7的一般为共价键；
③Cu原子与周围的4个Cl原子形成正四面体结构，正四面体体心的Cu与晶胞顶点Cl原子距离最短，它们的连线处于晶胞体对角线上，且为晶胞体对角线长度的$\frac{1}{4}$，根据晶胞含有原子数目计算晶胞质量，结合密度计算晶胞体积，进而计算晶胞棱长，晶胞体对角线长度为棱长的$\sqrt{3}$倍．

解答 解：（1）Fe原子核外电子数为26，根据能量最低原理，核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，
故答案为：1s22s22p63s23p63d64s2；
（2）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，生成物为Fe与CO，Fe属于金属晶体，含有金属键，CO分子中含有共价键，
故答案为：分子晶体；5；金属键、共价键；
（3）K3[Fe（CN）6]溶液与亚铁离子反应得到蓝色沉淀，可用于检验Fe2+离子；
CN-与N2核外等电子体，CN-中C原子与N原子之间形成对共用电子对，含有1对孤对电子，杂化轨道数目为2，C原子采取sp杂化；
同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，氮元素2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能：N＞O＞C，
故答案为：Fe2+；sp杂化；N＞O＞C；
（4）①铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，处于周期表中：第四周期第ⅠB族，
故答案为：第四周期第ⅠB族；
②Cu的晶胞堆积方式为面心立方密堆积，配位数为12，即每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为12，
故答案为：12；
（5）①M原子的外围电子排布式为3s23p5，则M为Cl，晶胞中Cu原子为4、Cl原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故化学式为CuCl，
故答案为：CuCl；
②铜和M的电负性相差3.0-1.9=1.1，电负性差大于1.7的键一般是离子键，小于1.7的一般为共价键，故Cu与M形成的化合物属于共价化合物，
故答案为：共价；
③Cu原子与周围的4个Cl原子形成正四面体结构，正四面体体心的Cu与晶胞顶点Cl原子距离最短，它们的连线处于晶胞体对角线上，且为晶胞体对角线长度的$\frac{1}{4}$，晶胞质量为$\frac{4×99.5}{{N}_{A}}$g，则晶胞棱长为$\root{3}{\frac{\frac{4×99.5}{{N}_{A}}g}{ρg•c{m}^{-3}}}$=$\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$cm，晶胞体对角线长度为棱长的$\sqrt{3}$倍，则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$cm，即为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$×1010pm，
故答案为：$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$×1010．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及到电子排布式、电离能、电负性、杂化类型的判断、配合物、晶胞计算，（5）中③为易错点、难点，需学生具备一定的空间想象与数学能力，题目难度较大．

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（3）若在剩余的24mL气体中，通入24mL O2，待液面稳定后，反应后容器内剩余气体体积为6 mL．
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