Question

我國化學家在“鐵基（氟摻雜鐠氧鐵砷化合物）高溫超導”材料研究上取得了重要成果，該研究項目榮獲2013年度“國家自然科學獎”一等獎．
（1）基態(tài)Fe²⁺的核外電子排布式為

 

．
（2）氟、氧、砷三種元素中電負性值由大到小的順序是

 

（用相應的元素符號填空）．
（3）Fe（SCN）₃溶液中加人NH₄F，發(fā)生如下反應：Fe（SCN）₃+6NH₄F═（NH₄）₃FeF₆+3NH₄SCN．
①（NH₄）₃FeF₆存在的微粒間作用力除共價鍵外還有

 

（選填序號，下同）．
a．配位鍵    b．氫鍵    c．金屬鍵    d．離子鍵
②已知SCN^-中各原子最外層均滿足8電子穩(wěn)定結構，則C原子的雜化方式為

 

，該原子團中σ鍵與π個數(shù)的比值為

 

．
（4）FeCl₃晶體易溶于水、乙醇，用酒精燈加熱即可氣化，而FeF₃晶體熔點高于1000°C，試解釋兩種化合物熔點差異較大的原因：

 

．
（5）氮、磷、砷雖為同主族元素，但其化合物的結構與性質是多樣化的．
①該族氫化物RH₃（NH₃、PH₃、AsH₃）的某種性質隨R的核電荷數(shù)的變化趨勢如圖1所示，則Y軸可表示的氫化物（RH₃）性質可能有

 

．
a．穩(wěn)定性        b．沸點     c．R-H鍵能    d．分子間作用力
②碳氮化鈦化合物在汽車制造和航空航天等領域有廣泛的應用，其結構是用碳原子取代氮化鈦晶胞（結構如圖2）頂點的氮原子，據(jù)此分析，這種碳氮化鈦化臺物的化學式為

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,元素電離能、電負性的含義及應用,化學鍵,共價鍵的形成及共價鍵的主要類型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結構專題,化學鍵與晶體結構

分析：（1）因為鐵為26號元素，亞鐵離子的核外有24個電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知基態(tài)Fe²⁺的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，據(jù)此答題；
（2）根據(jù)元素周期律可知，非金屬性越強，電負性越大，所以氟、氧、砷三種元素中電負性值由大到小的順序是F＞O＞As，據(jù)此答題；
（3）①（NH₄）₃FeF₆是離子化學物，銨根離子與六氟合鐵酸根之間是離子鍵，氮與氫之間是共價鍵，鐵與氟之間是配位鍵，據(jù)此答題；
②SCN^-中各原子最外層均滿足8電子穩(wěn)定結構，所以可以寫出該原子團的結構式為[S=C=N]^-，其結構與二氧化碳相似，其中含有2個σ鍵與2個π鍵，所以C原子的雜化方式為sp，σ鍵與π鍵個數(shù)的比為1：1，據(jù)此答題；
（4）FeCl₃晶體易溶于水、乙醇，用酒精燈加熱即可氣化，所以FeCl₃是分子晶體，F(xiàn)eF₃晶體熔點高于1000°C，所以FeF₃是離子晶體，分子晶體中分子之間是范德華力，作用力比較小，而離子鍵的作用力較大，所以兩者的沸點相差較大，據(jù)此答題；
（5）①a．N、P、As位于周期表同一主族，從上到下排列，根據(jù)元素周期律可知，非金屬性越強，氫化物的穩(wěn)定性越強，因此三種氫化物的穩(wěn)定性逐漸降低，a正確；b．由于氨氣分子間存在氫鍵，因此氨氣的沸點最高，b不正確；c．非金屬性越強與氫元素形成的共價鍵越強，鍵能越大，因此R-H鍵能雖原子序數(shù)的增大而減小，c正確；d．三種氫化物生成的晶體均是分子晶體，分子間作用力隨相對分子質量的增加而增大，d不正確，據(jù)此答題；
②根據(jù)晶胞結構圖利用均攤法可知，在晶胞中含有碳原子數(shù)為8×

1

8

=1，含有氮原子數(shù)為6×

1

2

=3，含有鈦原子數(shù)為12×

1

4

+1=4，所以碳、氮、鈦原子數(shù)之比為1：3：4，據(jù)此寫出化學式；

解答： 解：（1）因為鐵為26號元素，亞鐵離子的核外有24個電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知基態(tài)Fe²⁺的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
（2）根據(jù)元素周期律可知，非金屬性越強，電負性越大，所以氟、氧、砷三種元素中電負性值由大到小的順序是F＞O＞As，故答案為：F＞O＞As；
（3）①（NH₄）₃FeF₆是離子化學物，銨根離子與六氟合鐵酸根之間是離子鍵，氮與氫之間是共價鍵，鐵與氟之間是配位鍵，故答案為：ad；
②SCN^-中各原子最外層均滿足8電子穩(wěn)定結構，所以可以寫出該原子團的結構式為[S=C=N]^-，其結構與二氧化碳相似，其中含有2個σ鍵與2個π鍵，所以C原子的雜化方式為sp，σ鍵與π鍵個數(shù)的比為1：1，故答案為：sp，1：1；
（4）FeCl₃晶體易溶于水、乙醇，用酒精燈加熱即可氣化，所以FeCl₃是分子晶體，F(xiàn)eF₃晶體熔點高于1000°C，所以FeF₃是離子晶體，分子晶體中分子之間是范德華力，作用力比較小，而離子鍵的作用力較大，所以兩者的沸點相差較大，故答案為：FeCl₃是分子晶體，F(xiàn)eF₃是離子晶體；
（5）①a．N、P、As位于周期表同一主族，從上到下排列，根據(jù)元素周期律可知，非金屬性越強，氫化物的穩(wěn)定性越強，因此三種氫化物的穩(wěn)定性逐漸降低，a正確；b．由于氨氣分子間存在氫鍵，因此氨氣的沸點最高，b不正確；c．非金屬性越強與氫元素形成的共價鍵越強，鍵能越大，因此R-H鍵能雖原子序數(shù)的增大而減小，c正確；d．三種氫化物生成的晶體均是分子晶體，分子間作用力隨相對分子質量的增加而增大，d不正確，故答案為：ac；
②根據(jù)晶胞結構圖利用均攤法可知，在晶胞中含有碳原子數(shù)為8×

1

8

=1，含有氮原子數(shù)為6×

1

2

=3，含有鈦原子數(shù)為12×

1

4

+1=4，所以碳、氮、鈦原子數(shù)之比為1：3：4，據(jù)此寫出化學式為Ti₄CN₃，故答案為：Ti₄CN₃；

點評：本題主要考查了核外電子排布、電負性、作用力、共價鍵、晶體類型與性質及晶胞的計算，綜合性較強，有一定的難度．