Question

11．NH₃在工农业生产中具有重要的作用，可以用来生产尿素等化学肥料，也可以用来制备一些配位化合物．
（1）合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，工业合成氨生产中常用铁触媒作催化剂．请写出Fe元素的基态原子的价电子排布式：3d⁶4s²．
（2）CO₂+2NH₃$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$CO（NH₂）₂+H₂O，则CO（NH₂）₂分子中C原子的杂化方式为sp²．其中C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N．
1mol CO（NH₂）₂中含有σ键的数目为7N_A．
（3）向硫酸铜溶液中加入过量氨水，然后加入适量乙醇，溶液中会析出深蓝色的[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O晶体，与该物质中的配体互为等电子体的阴离子的化学式为CH₃^-．
（4）铁和氨气在640℃可发生置换反应，产物之一的晶胞结构如图，写出该反应的化学方程式8Fe+2NH₃$\frac{\underline{\;640℃\;}}{\;}$2Fe₄N+3H₂．

Answer 1

分析 （1）铁是26号元素，基态原子核外有26个电子，3d、4s能级上电子是其价电子，根据构造原理书写其基态价电子排布式；
（2）计算杂化类型时根据电子对数来判断，中心原子的价电子数与配体电子数的和除以2就得到电子对数，根据电子对数，可以确定杂化类型；C、O、N元素都是第二周期非金属元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级是半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能C＜O＜N，据此答题；
（3）[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O配体是氨气，互互为等电子体的阴离子的化学式为CH₃^-；
（4）铁和氨气在640℃可发生置换反应生成氢气和氮化铁，利用均摊法确定氮化铁的化学式，根据温度、反应物和生成物写出反应方程式．

解答 解：（1）铁是26号元素，基态原子核外有26个电子，3d、4s能级上电子是其价电子，根据构造原理知其价电子排布式为：3d⁶4s²；
故答案为：3d⁶4s²；
（2）中心原子为碳，价电子数为4，氧不为中心原子，不提供电子，每个亚氨基提供一个电子，电子对数为（4+1×2）÷2=3，故杂化轨道为sp²，C、O、N元素都是第二周期非金属元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级是半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能C＜O＜N，一分子尿素中含σ键的数目为3+2×2=7，故每摩尔尿素中含有σ键的数目为7N_A，
故答案为：sp²；C＜O＜N；7N_A；
（3）[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O配体是氨气，互互为等电子体的阴离子的化学式为CH₃^-，故答案为：CH₃^-；
（4）该晶胞中铁原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$，氮原子个数是1，所以氮化铁的化学式是Fe₄N，铁和氨气在640℃可发生置换反应生成氮气和氮化铁，所以该反应方程式为：8Fe+2NH₃$\frac{\underline{\;640℃\;}}{\;}$2Fe₄N+3H₂，故答案为：8Fe+2NH₃$\frac{\underline{\;640℃\;}}{\;}$2Fe₄N+3H₂．

点评 本题考查较综合，涉及电子数排布式的书写、杂化方式的判断、第一电离能、晶胞的计算等，难点是晶胞的计算和化学方程式的书写，难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．