Question

Ti、Fe、Cu、Ni为过渡金属元素，在工业生产中有重要的应用．
（1）Ti（BH₄）₂是一种重要的储氢材料．在基态Ti²⁺中，电子占据的最高能层符号为

 

，该能层具有的原子轨道数为

 

．
（2）①Fe、Fe²⁺都能被硝酸氧化．HNO₃中氮原子轨道的杂化类型为

 

．
②常温下Fe（CO）₅呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃．据此可以判断其晶体的类型为

 

，Fe（CO）₅中铁的化合价为0，则该物质中含有的化学键类型有

 

（填字母）．
A．离子键B．极性共价键C．非极性共价键D．配位键
③NO能被FeSO₄溶液吸收生成配合物[Fe（NO）（H₂O）₅]SO₄，该配合物中心离子的配位数

 

．
④NiO、FeO的晶体结构类型均与氧化钠的相同，Ni²⁺和Fe²⁺的离子半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO

 

FeO（填“＜”或“＞”）．
（3）Cu、N两元素形成某种化合物的晶胞结构如图，则其化学式为

 

（灰色球表示Cu原子），已知紧邻的白球与灰球之间的距离为a cm，该晶胞的密度为

 

g?cm^-3．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,化学键,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：

分析：（1）在基态Ti²⁺中，电子占据的最高能层符号为M，该能层具有的原子轨道数为9；
（2）①计算HNO₃中氮原子价层电子对数，进而确定N原子轨道的杂化类型；
②在常温下Fe（CO）₅呈液态，熔点和沸点较低，是分子晶体具备的性质；在Fe（CO）₅化合物中碳原子和氧原子之间的极性共价键，铁元素和羰基之间形成配位键；
③在此配合物中配位体位由1个NO和5个H₂0分子构成；
④NiO、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，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高；
（3）晶胞中Cu原子数目=12×

1

4

=3、N原子数目=8×

1

8

=1，故化学式为：Cu₃N，计算晶胞的质量，紧邻的白球与黑球之间的距离为a cm，则晶胞棱长=2a cm，则晶胞体积=（2a cm）³，再根据ρ=

m

V

计算晶胞密度．

解答： 解：（1）在基态Ti²⁺中，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²，电子占据的最高能层符号为M，该能层具有的原子轨道数为9，故答案为：M；9；
（2）①HNO₃中氮原子价层电子对数为3+

5+1-2×3

2

=3，N原子轨道的杂化类型为sp²，故答案为：sp²；
②在常温下Fe（CO）₅呈液态，熔点和沸点较低，是分子晶体具备的性质，故属于分子晶体；在Fe（CO）₅化合物中含有的化学键类型为：碳原子和氧原子之间的极性共价键，铁元素和羰基之间形成配位键，故答案为：分子晶体；BD；
③在此配合物中配位体位由1个NO和5个H₂O分子构成，故该配合物中心离子的配位数为6，故答案为：6；
④Ni0、Fe0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，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高，由于Ni²⁺的离子半径小于Fe²⁺的离子半径，属于熔点是NiO＞FeO，故答案为：＞；
（3）晶胞中Cu原子数目=12×

1

4

=3、N原子数目=8×

1

8

=1，故化学式为：Cu₃N，晶胞的质量=（64×3+14）÷N_A g，紧邻的白球与黑球之间的距离为a cm，则晶胞棱长=2a cm，则晶胞体积=（2a cm）³，故晶体的密度=[（64×3+14）÷N_A]÷（2a cm）³=

103

4NA?a3

g/cm³，
故答案为：Cu₃N；

103

4NA?a3

．

点评：本题是对物质结构的考查，涉及晶胞计算、核外电子排布、晶体类型与性质、配合物、杂化轨道等，是对主干知识的考查，需要学生具备扎实的基础，难度中等．