题目内容

【题目】铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。

(1)Fe2+的价电子排布式为_______。

(2)氮气、氨气、肼(N2H4)中氮原子孤电子对数之比为_______,氨分子的空间构型是______

(3)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是_____,1 mol 丙酮分子中含有σ键的数目为______。

(4)C、N、O三种元素的电负性由小到大的顺序为______。

(5)乙醇的沸点高于丙酮,这是因为_____。

(6)CN-与N2是等电子体,CN-的电子式为______。

(7)某FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(xn)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为___,若晶胞参数为a pm,则该晶胞的密度为____g/cm3。

【答案】3d6 2:1:2 三角锥 sp2和sp3 9NA C<N<O 乙醇分子间存在氢键 Fe3CuN

【解析】

(1)根据铁的电子排布确定亚铁离子的价电子排布;

(2)氮气、氨气、肼(N2H4)中每个氮原子会有一个孤电子对;根据价层电子对和孤电子对确定结构;

(3)丙酮()分子中每个甲基上的C形成4条σ键,无孤电子对,因此采取sp3杂化类型,羰基中的C形成3条σ键和1条π键,无孤电子对,采取sp2杂化类型;

(4)同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大;

(5)醇分子间可以形成氢键,使沸点升高;酮类不能形成氢键;

(6)CN-的结构与氮气相似;

(7)由图2可知,Cu替代a位置的Fe时能量较低,更稳定,则Cu位于顶点,均摊法确定化学式;晶胞质量除以晶胞的体积得密度;

(1)Fe的价电子排布式为3d64s2,则Fe2+的价电子排布为3d6;

答案:3d6

(2)氮气中每个氮原子有一个孤电子对,共2个、氨气中氮原子有一个孤电子对、肼(N2H4)中每个氮原子有一个孤电子对,共2个;氨分子氨气中价层电子对个数=3+(5-3×1)=4且含有1个孤电子对,所以N原子采用sp3杂化,其空间构型为三角锥形结构;

答案:2:1:2 三角锥

(3)丙酮()分子中每个甲基上的C形成4条σ键,无孤电子对,因此采取sp3杂化类型,羰基中的C形成3条σ键和1条π键,无孤电子对,采取sp2杂化类型;

答案: sp2和sp3 9NA

(4)同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大,则有电负性C<N<O;

答案:C<N<O

(5)醇分子内部羟基的存在使得醇分子间可以形成氢键,使沸点升高;酮类不能形成氢键;

答案:乙醇分子间存在氢键

(6)CN-与N2是等电子体,CN-的结构与氮气相似,电子式为;

答案:

(7)由图2可知,Cu替代a位置的Fe时能量较低,更稳定,则Cu位于顶点,原子个数为8×1/8=1,Fe位于面心,原子个数为6×1/2=3,N位于体心,则只有1个N,其化学式为Fe3CuN;晶胞的质量为=g,晶胞的体积为(a×10-10)3=a3×10-30cm3,则密度为 ;

答案:Fe3CuN

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