Question

14．鐵、銅及其化合物在日常生產、生活有著廣泛的應用．請回答下列問題：
（1）鐵在元素周期表中的位置第四周期第Ⅷ族．
（2）配合物Fe（CO）_x常溫下呈液態(tài)，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶溶于非極性溶劑，據此可判斷Fe（CO）_x晶體屬于分子晶體（填晶體類型）．Fe（CO）_x的中心原子價電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18，則x=5．Fe（CO）_x在一定條件下發(fā)生反應：Fe（CO）_x （s）?Fe（s）+xCO（g）．已知反應過程中只斷裂配位鍵，由此判斷該反應所形成的化學鍵類型為金屬鍵．
（3）寫出CO的一種常見等電子體分子的結構式N≡N；兩者相比較沸點較高的為CO（填化學式）．
（4）銅晶體中銅原子的堆積方式如圖1所示．
①基態(tài)銅原子的核外電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s¹ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
②每個銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目12．
（5）某M原子的外圍電子排布式為3s²3p⁵，銅與M形成化合物的晶胞如圖2所示（黑點代表銅原子）．
①該晶體的化學式為CuCl．
②已知該晶體的密度為ρ g•cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，則該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}}$×10¹⁰pm（只寫計算式．

Answer 1

分析 （1）鐵是26號元素，位于周期表中第四周期第ⅤⅢ族；
（2）分子晶體的熔沸點較低；配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價電子數(shù)是8，每個配體提供的電子數(shù)是2，據此判斷x值；根據生成物判斷形成的化學鍵；
（3）原子數(shù)和價電子數(shù)相同的微�；�為等電子體；根據分子的極性判斷，極性分子的沸點較高；
（4）①銅為29號元素，據此寫出基態(tài)銅原子的核外電子排布式；
②根據晶胞結構圖可知，銅為面心立方堆積，據此判斷每個銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目；
（5）根據價電子排布式判斷出X原子為Cl原子；
①利用均攤法計算得出；
②計算出一個晶胞中微粒數(shù)，利用化合物的摩爾質量和密度計算出晶胞邊長，根據晶胞的結構可知，銅原子和M原子之間的最短距離為立方體體對角線的$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）鐵為26號元素，所以鐵在元素周期表中的位置第四周期第Ⅷ族．
故答案為：第四周期第ⅤⅢ族；
（2）配合物Fe（CO）_x常溫下呈液態(tài)，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，據此可判斷Fe（CO）_x晶體屬于分子晶體．Fe（CO）_x的中心原子鐵的價電子數(shù)8，1個配體提供一對電子，所以x=$\frac{18-8}{2}$=5，由于反應過程中只斷裂配位鍵，形成了金屬單質鐵，故該反應所形成的化學鍵類型為金屬鍵．
故答案為：分子晶體；5；金屬鍵；
（3）原子總數(shù)相等，價電子數(shù)相等的粒子互為等電子體，所以CO的一種常見等電子體分子為氮氣，結構式為N≡N，對于分子晶體，相對分子質量相近時，極性越大，沸點越高，一氧化碳是極性分子，氮氣是非極性分子，所以沸點較高的為一氧化碳．
故答案為：N≡N；CO；
（4）①銅為28號元素，質子數(shù)為28，故基態(tài)銅原子的核外電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s¹ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
故答案為：[Ar]3d¹⁰4s¹ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
②由圖可知，銅晶胞為面心立方最密堆積，配位數(shù)為12，所以每個銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目為12．
故答案為：12；
（5）①某M原子的外圍電子排布式為3s²3p⁵，則M為氯元素，由銅與M形成化合物的晶胞可知，4個銅原子都在晶胞內部，故該晶胞中銅的個數(shù)為4，氯原子的個數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，所以該晶體的化學式為CuCl．
故答案為：CuCl；
②將大正方體分成8個小正方體，則該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為小正方體的體對角線的一半，1個該晶體中含有4個CuCl，則該晶體的體積為$\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}$cm³，晶胞的邊長為$\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}}$cm，小正方體的邊長為$\frac{1}{2}\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}}$cm，小正方體的體對角線是小正方體邊長的$\sqrt{3}$倍，則小正方體的體對角線為$\frac{\sqrt{3}}{2}\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}}$cm，則該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}}$cm，即$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}}$×10¹⁰pm．
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}ρ}}$×10¹⁰．

點評 本題考查較為全面，涉及到電子排布式、第一電離能、雜化類型的判斷、配合物以及有關晶體的計算，但解題具有較強的方法性和規(guī)律性，學習中注意總結書寫電子排布式的方法，如何判斷分子空間構型以及有關晶體計算等方法．