Question

4．铁、铜及其化合物在日常生产、生活有着广泛的应用．请回答下列问题：
（1）铁在元素周期表中的位置第四周期第Ⅷ族．
（2）配合物Fe（CO）_x常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶溶于非极性溶剂，据此可判断Fe（CO）_x晶体属于分子晶体（填晶体类型）．Fe（CO）_x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则x=5．Fe（CO）_x在一定条件下发生反应：
Fe（CO）_x（s）?Fe（s）+xCO（g）．已知反应过程中只断裂配位键，由此判断该反应所形成的化学键类型为金属键．
（3）写出CO的一种常见等电子体分子的结构式N≡N；两者相比较沸点较高的为CO（填化学式）．
（4）铜晶体中铜原子的堆积方式如图1所示．
①基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d¹⁰4s¹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目12．
（5）某M原子的外围电子排布式为3s²3p⁵，铜与M形成化合物的晶胞如附图2所示（黑点代表铜原子）．
①该晶体的化学式为CuCl．
②已知该晶体的密度为ρ g•cm^-3，阿伏伽德罗常数为N_A，则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰pm（只写计算式）．

Answer 1

分析 （1）铁在元素周期表中的位置是第四周期第VIII族；
（2）分子晶体熔沸点较低；配合物Fe（CO）_x的中心原子是铁原子，其价电子数是8，每个配体提供的电子数是2，据此判断x值；根据生成物判断形成的化学键；
（3）原子个数相等、价电子数相等的微粒是等电子体；极性分子的熔沸点较高；
（4）①铜为29号元素，据此写出基态铜原子的核外电子排布式；
②根据晶胞结构图可知，铜为面心立方堆积，据此判断每个铜原子周围距离最近的铜原子数目；
（5）根据价电子排布式判断出X原子为Cl原子；
①利用均摊法计算得出；
②该晶胞中Cu原子个数为4，Cl原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶体体积=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$cm³，根据晶胞的结构可知，铜原子和M原子之间的最短距离为立方体体对角线的$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）Fe位于第四周期第VIII族，故答案为：第四周期第Ⅷ族；
（2）Fe（CO）_x晶体的熔沸点较低，所以属于分子晶体；Fe原子价电子数是8，每个CO分子提供一个电子对，所以8+2n=18，n=5；只有配位键断裂，生成的物质是Fe，则形成的化学键是金属键；
故答案为：分子晶体；5；金属键；
（3）原子个数相等、价电子数相等的微粒是等电子体，所以与CO是等电子体的分子结构式为N≡N；极性分子的熔沸点较高，CO是极性分子，氮气是非极性分子，所以CO熔沸点较高，
故答案为：N≡N；CO；
（4）①铜为29号元素，基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d¹⁰4s¹ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
故答案为：[Ar]3d¹⁰4s¹ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
②根据晶胞结构图可知，铜为面心立方堆积，每个铜原子周围距离最近的铜原子数目=3×8÷2=12，
故答案为：12；
（5）某M原子的外围电子排布式为3s²3p⁵，则M为Cl元素，
①该晶胞中铜原子个数=4，Cl原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，所以其化学式为CuCl，故答案为：CuCl；
②该晶胞中Cu原子个数为4，Cl原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶体体积=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$cm³=$\frac{\frac{99.5}{{N}_{A}}×4}{ρ}$cm³=$\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}$cm³，根据晶胞的结构可知，铜原子和M原子之间的最短距离为立方体体对角线的$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$cm=$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$cm=（$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰）pm，故答案为：$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、原子核外电子排布、等电子体、晶体类型判断等知识点，为高频考点，难点是晶胞计算，注意（5）②中Cu、Cl原子最短距离与基本棱长关系，题目难度中等．