Question

我国化学家在“铁基（氟掺杂镨氧铁砷化合物）高温超导”材料研究上取得了重要成果，该研究项目荣获2013年度“国家自然科学奖”一等奖．
（1）基态Fe²⁺的核外电子排布式为

 

．
（2）氟、氧、砷三种元素中电负性值由大到小的顺序是

 

（用相应的元素符号填空）．
（3）Fe（SCN）₃溶液中加人NH₄F，发生如下反应：Fe（SCN）₃+6NH₄F═（NH₄）₃FeF₆+3NH₄SCN．
①（NH₄）₃FeF₆存在的微粒间作用力除共价键外还有

 

（选填序号，下同）．
a．配位键    b．氢键    c．金属键    d．离子键
②已知SCN^-中各原子最外层均满足8电子稳定结构，则C原子的杂化方式为

 

，该原子团中σ键与π个数的比值为

 

．
（4）FeCl₃晶体易溶于水、乙醇，用酒精灯加热即可气化，而FeF₃晶体熔点高于1000°C，试解释两种化合物熔点差异较大的原因：

 

．
（5）氮、磷、砷虽为同主族元素，但其化合物的结构与性质是多样化的．
①该族氢化物RH₃（NH₃、PH₃、AsH₃）的某种性质随R的核电荷数的变化趋势如图1所示，则Y轴可表示的氢化物（RH₃）性质可能有

 

．
a．稳定性        b．沸点     c．R-H键能    d．分子间作用力
②碳氮化钛化合物在汽车制造和航空航天等领域有广泛的应用，其结构是用碳原子取代氮化钛晶胞（结构如图2）顶点的氮原子，据此分析，这种碳氮化钛化台物的化学式为

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,元素电离能、电负性的含义及应用,化学键,共价键的形成及共价键的主要类型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：（1）因为铁为26号元素，亚铁离子的核外有24个电子，根据核外电子排布规律可知基态Fe²⁺的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，据此答题；
（2）根据元素周期律可知，非金属性越强，电负性越大，所以氟、氧、砷三种元素中电负性值由大到小的顺序是F＞O＞As，据此答题；
（3）①（NH₄）₃FeF₆是离子化学物，铵根离子与六氟合铁酸根之间是离子键，氮与氢之间是共价键，铁与氟之间是配位键，据此答题；
②SCN^-中各原子最外层均满足8电子稳定结构，所以可以写出该原子团的结构式为[S=C=N]^-，其结构与二氧化碳相似，其中含有2个σ键与2个π键，所以C原子的杂化方式为sp，σ键与π键个数的比为1：1，据此答题；
（4）FeCl₃晶体易溶于水、乙醇，用酒精灯加热即可气化，所以FeCl₃是分子晶体，FeF₃晶体熔点高于1000°C，所以FeF₃是离子晶体，分子晶体中分子之间是范德华力，作用力比较小，而离子键的作用力较大，所以两者的沸点相差较大，据此答题；
（5）①a．N、P、As位于周期表同一主族，从上到下排列，根据元素周期律可知，非金属性越强，氢化物的稳定性越强，因此三种氢化物的稳定性逐渐降低，a正确；b．由于氨气分子间存在氢键，因此氨气的沸点最高，b不正确；c．非金属性越强与氢元素形成的共价键越强，键能越大，因此R-H键能虽原子序数的增大而减小，c正确；d．三种氢化物生成的晶体均是分子晶体，分子间作用力随相对分子质量的增加而增大，d不正确，据此答题；
②根据晶胞结构图利用均摊法可知，在晶胞中含有碳原子数为8×

1

8

=1，含有氮原子数为6×

1

2

=3，含有钛原子数为12×

1

4

+1=4，所以碳、氮、钛原子数之比为1：3：4，据此写出化学式；

解答： 解：（1）因为铁为26号元素，亚铁离子的核外有24个电子，根据核外电子排布规律可知基态Fe²⁺的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
（2）根据元素周期律可知，非金属性越强，电负性越大，所以氟、氧、砷三种元素中电负性值由大到小的顺序是F＞O＞As，故答案为：F＞O＞As；
（3）①（NH₄）₃FeF₆是离子化学物，铵根离子与六氟合铁酸根之间是离子键，氮与氢之间是共价键，铁与氟之间是配位键，故答案为：ad；
②SCN^-中各原子最外层均满足8电子稳定结构，所以可以写出该原子团的结构式为[S=C=N]^-，其结构与二氧化碳相似，其中含有2个σ键与2个π键，所以C原子的杂化方式为sp，σ键与π键个数的比为1：1，故答案为：sp，1：1；
（4）FeCl₃晶体易溶于水、乙醇，用酒精灯加热即可气化，所以FeCl₃是分子晶体，FeF₃晶体熔点高于1000°C，所以FeF₃是离子晶体，分子晶体中分子之间是范德华力，作用力比较小，而离子键的作用力较大，所以两者的沸点相差较大，故答案为：FeCl₃是分子晶体，FeF₃是离子晶体；
（5）①a．N、P、As位于周期表同一主族，从上到下排列，根据元素周期律可知，非金属性越强，氢化物的稳定性越强，因此三种氢化物的稳定性逐渐降低，a正确；b．由于氨气分子间存在氢键，因此氨气的沸点最高，b不正确；c．非金属性越强与氢元素形成的共价键越强，键能越大，因此R-H键能虽原子序数的增大而减小，c正确；d．三种氢化物生成的晶体均是分子晶体，分子间作用力随相对分子质量的增加而增大，d不正确，故答案为：ac；
②根据晶胞结构图利用均摊法可知，在晶胞中含有碳原子数为8×

1

8

=1，含有氮原子数为6×

1

2

=3，含有钛原子数为12×

1

4

+1=4，所以碳、氮、钛原子数之比为1：3：4，据此写出化学式为Ti₄CN₃，故答案为：Ti₄CN₃；

点评：本题主要考查了核外电子排布、电负性、作用力、共价键、晶体类型与性质及晶胞的计算，综合性较强，有一定的难度．