Question

【题目】铁酸锌(ZnFe2O4)是对可见光敏感的半导体催化剂，其实验室制备原理为：

①ZnSO4+2FeSO4+3Na2C2O4+6H2OZnFe2(C2O4)3·6H2O↓+3Na2SO4

②ZnFe2(C2O4)3·6H2O ZnFe2O4+2CO2 ↑+4CO↑+6H2O

回答下列问题:

(1)基态 Fe2+的价层电子排布图为___________.

(2)电离能大小比较：I1(Zn)___________ I1(Cu)，I2(Zn)___________ I2 (Cu) (填“>”“<”或“=”)。

(3)Na2SO4 中阴离子的空间构型是___________，该离子中 S 的杂化类型是_____。

(4)CO和N2的分子结构相似，标准状况下，VLCO2和CO的混合气体中含键的物质的量为___________。与CO2互为等电子体的离子有____________(写一种即可)。

(5)ZnCl2、ZnBr2、ZnI2 的熔点依次为283℃、394℃、446℃，其主要原因是___________。

(6)铁和碳组成的某种晶体的晶胞如图所示。面心上铁原子相连构成正八面体。

已知该晶体的密度为 dg·cm-3，NA 是阿伏加德罗常数的值。

①该晶体中Fe、C原子的最简比为___________。

②该晶胞中相邻两个面心上铁原子最近的核间距离 D=___________nm(只列计算式)。

Answer 1

【答案】 > < 正四面体 sp3 mol N3-(或NO2+、SCN-等) 它们都形成分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，所以熔点依次升高 1:1

【解析】

(1)基态 Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，由此可确定Fe2+的价层电子排布图；

(2)Zn的价电子排布式为3d104s2，Cu的价电子排布式为3d104s1，从半满、全满时能量低，第一电离能高进行电离能大小比较；

(3)Na2SO4中阴离子的价层电子对数为4，由此确定空间构型和该离子中 S 的杂化类型；

(4) CO2和CO的分子内都含有2个键，寻找CO2互为等电子体的离子时，可将C、O进行相近原子的替换，电子的差异可用带电荷代替；

(5)ZnCl2、ZnBr2、ZnI2 若为离子晶体，则与熔点关系不相符，所以应形成分子晶体；

(6)①采用均摊法，计算该晶体中Fe、C原子的最简比；

②先求出晶胞中所含有的Fe、C原子数，然后利用密度求体积，进而求出晶胞的边长，最后可利用小三角形，计算该晶胞中相邻两个面心上铁原子最近的核间距离 D。

(1)基态 Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，则基态 Fe2+的价层电子排布图为，答案为：；

(2) Zn的价电子排布式为3d104s2，Cu的价电子排布式为3d104s1，则Zn的4s能级全充满，电子的能量低，失电子所需能量高，而Cu的4s能级半充满，则电离能：I1(Zn)>I1(Cu)，Zn+的价电子排布式为3d104s1，Cu+的价电子排布式为3d10，则Cu+的3d能级全充满，失电子所需能量高，所以I2(Zn)< I2 (Cu)，答案为：>；<；

(3) Na2SO4中SO42-的价层电子对数为4，则SO42-的空间构型是正四面体，该离子中 S 的杂化类型是sp3，答案为：正四面体；sp3；

(4) CO2和CO的分子内都含有2个键，标准状况下，VLCO2和CO的混合气体中含键的物质的量为=mol。依据就近原则，与CO2互为等电子体的离子有N3-(或NO2+、SCN-等)，答案为：mol；N3-(或NO2+、SCN-等)；

(5)从ZnCl2、ZnBr2、ZnI2 的熔点看，三者应形成分子晶体，其主要原因是它们都形成分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，所以熔点依次升高，答案为：它们都形成分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，所以熔点依次升高；

(6)①利用均摊法，该晶胞中含Fe原子数为8×+6×=4，含C原子数为12×+1=4，该晶体中Fe、C原子的最简比为4:4=1:1，答案为：1:1；

②设晶胞的边长为a，则a3=,a=nm，该晶胞中相邻两个面心上铁原子最近的核间距离 D=×= nm，答案为：。