Question

【題目】近日，某科研團隊成功合成了Ni—Fe雙原子催化劑(Ni/Fe—C—N)，并應(yīng)用于高效催化CO2還原�；卮鹣铝袉栴}：

(1)基態(tài)鐵原子的價電子軌道排布圖為__。鐵元素常見的離子有Fe2+和Fe3+，穩(wěn)定性Fe2+__Fe3+(填“>”或“<”)，原因是__。

(2)C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為__。

(3)過渡金屬配合物Ni(CO)n的中心原子價電子數(shù)與CO提供配位的電子總數(shù)之和為18，則n=___；該化合物易溶于苯及四氯化碳等有機溶劑，原因是___。

(4)二茂鐵的結(jié)構(gòu)為，由Fe2+和(環(huán)戊二烯基負離子)構(gòu)成。一個中σ鍵總數(shù)為__，C原子的雜化軌道類型為__。

(5)某C、Fe合金的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：

該合金的化學(xué)式為__，若該晶體的晶胞參數(shù)為apm、bpm、cpm，α=β=γ=90o，密度為ρg·cm-3，則NA為__(寫出計算式即可)。

Answer 1

【答案】 < Fe3+的3d軌道為半滿狀態(tài)，較穩(wěn)定 N>O>C 4 Ni(CO)4屬于非極性分子，易溶于非極性溶劑中 10 sp2 Fe3C mol-1

【解析】

根據(jù)原子及離子的電子排布式分析；根據(jù)同周期主族元素第一電離能的遞變規(guī)律判斷；根據(jù)價層電子對數(shù)目和價層電子尋互斥理論分析原子的雜化類型和空間構(gòu)型；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)分析晶體的化學(xué)式并進行相關(guān)計算。

(1)基態(tài)鐵原子的價電子排布式為3d64s2，則價電子軌道排布圖為；Fe2+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，Fe3+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，可見Fe3+的3d軌道為半滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，則穩(wěn)定性Fe2+＜Fe3+；

(2)C、N、O是同周期主族元素，核電荷數(shù)大，第一電離能呈增大趨勢，但N原子的2p3軌道是半充滿結(jié)構(gòu)，相同穩(wěn)定，則三種元素的第一電離能由大到小的順序為N>O>C；

(3)Ni的價電子數(shù)為10，每個配體提供一個電子對，則10+2n=18，n=4；苯和四氯化碳均為非極性溶劑，根據(jù)相似相溶原理，該化合物易溶于苯及四氯化碳等有機溶劑，說明Ni(CO)4屬于非極性分子，易溶于非極性溶劑中；

(4)單鍵均為σ鍵，則一個(環(huán)戊二烯基負離子)中σ鍵總數(shù)為10；結(jié)構(gòu)中碳原子的價層電子對數(shù)均為3，則C原子的雜化軌道類型為sp2雜化；

(5)該合金中Fe原子數(shù)為4×+10×=6，C原子數(shù)為8×+1=2，則合金的化學(xué)式為Fe3C；晶胞的質(zhì)量為g，晶胞的體積為abc×10-30cm3，根據(jù)可知，NA=mol-1。