Question

11．C、P、Cl、Fe等元素及其化合物有重要的应用，回答下列问题：
（1）C原子的价电子轨道表达式为．
（2）CC1₄分子的空间构型是正四面体，其中心原子采取sp³杂化，与CC1₄互为等电子体的一种离子是SO₄^2- （填写离子符号）．
（3）PC1₃属于极性分子（填“极性”或“非极性”）．
（4）FeO、NiO的晶体结构均与NaCl晶体结构相同，其中Fe²⁺与Ni²⁺的离子半径分别为 7.8×l0^-2nm、6.9×l0^-2nm，则熔点 FeO＜NiO （填“＞”、“＜”或“=”），原因是FeO和NiO相比，阴离子相同，阳离子所带电荷相同，但亚铁离子半径大于镍离子，所以FeO晶格能小，熔点低．
（5）已知FeCl₃的沸点：319℃，熔点：306℃，则FeCl₃的晶体类型为分子晶体．
（6）已知Fe单质有如图所示的两种常见堆积方式：

其中属于体心立方密堆积的是b（填“a”或“b”）；若单质Fe按a方式紧密堆积，原子半径为rpm，N_A表示阿伏加德罗常数的值，则单质Fe的密度为$\frac{224}{（\frac{4r×1{0}^{-10}}{\sqrt{2}}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3 （列出算式即可）．

Answer 1

分析 （1）C元素，原子价层电子排布为ns²np²，故价电子轨道表达式为，据此进行分析；
（2）计算C原子的价电子对数进行判断；具有相同原子数和价电子数的微粒互称为等电子体；
（3）正负电荷重心重合为非极性分子，正负电荷重心不重合为极性分子，结合分子空间构型判断，对于AB_n型分子，中心原子A的最外层电子全部成键，为非极性分子，中心原子A的最外层电子部分成键，为极性分子，据此结合选项解答；
（4）离子晶体熔沸点与晶格能成正比，晶格能与离子比较成反比、与电荷成正比；
（5）氯化铁熔沸点较低，应为分子晶体；
（6）由图可知，a为面心立方最密堆积，b为体心立方最密堆积；利于均摊法计算a晶胞中Fe原子数目，表示出晶胞质量，Fe原子的半径为r pm，故晶胞棱长为$\frac{4r}{\sqrt{2}}$  pm，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算．

解答 解：（1）C元素，原子价层电子排布为ns²np²，故价电子轨道表达式为，
故答案为：；
（2）CC1₄的价电子对数=$\frac{4+1×4}{2}$=4，形成四条杂化轨道，C原子的杂化方式为sp³；形成正四面体结构；具有相同原子数和价电子数的微粒互称为等电子体，所以与CC1₄互为等电子体的微粒有SO₄^2-等；
故答案为：正四面体；sp³；SO₄^2-；
（3）PH₃结构为三角锥形，正负电荷的中心不重合，属于极性分子，
故答案为：极性；
（4）离子晶体熔沸点与晶格能成正比，晶格能与离子比较成反比、与电荷成正比，FeO和NiO相比，阴离子相同，阳离子所带电荷相同，但亚铁离子半径大于镍离子，所以FeO晶格能小，熔点低，
故答案为：＜；FeO和NiO相比，阴离子相同，阳离子所带电荷相同，但亚铁离子半径大于镍离子，所以FeO晶格能小，熔点低；
（5）FeCl₃的沸点：319℃，熔点：306℃，熔沸点较低，应属于分子晶体，
故答案为：分子晶体；
（6）由图可知，a为面心立方最密堆积，b为体心立方最密堆积，a晶胞中Fe原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，则晶胞质量为4×$\frac{56}{NA}$=$\frac{224}{NA}$g，Fe原子的半径为r pm，故晶胞棱长为$\frac{4r}{\sqrt{2}}$  pm，故晶体的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{224}{{N}_{A}}}{（\frac{4r×1{0}^{-10}}{\sqrt{2}}）^{3}}$=$\frac{224}{（\frac{4r×1{0}^{-10}}{\sqrt{2}}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案为：b；$\frac{224}{（\frac{4r×1{0}^{-10}}{\sqrt{2}}）^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查极性分子和非极性分子判断，分子的空间构型、晶体熔沸点高低判断以及晶体类型的判断，难点是晶胞计算，本题难度中等．