Question

3．科學(xué)家在研究金屬礦物質(zhì)組分的過程中，發(fā)現(xiàn)了Cu-Ni-Fe等多種金屬互化物．
（1）鑒別某種金屬互化物是晶體還是非晶體的方法是X射線衍射．
（2）已知高溫下Cu₂O比CuO更穩(wěn)定，試從銅原子核外電子變化角度解釋其原因Cu⁺的最外層電子排布式為3d¹⁰，而Cu²⁺的最外層電子排布為3d⁹，因?yàn)樽钔鈱与娮优挪歼_(dá)到全滿時(shí)穩(wěn)定，所以固態(tài)Cu₂O穩(wěn)定性強(qiáng)于CuO．
（3）鎳能與類鹵素（SCN）₂反應(yīng)生成Ni（SCN）₂．（SCN）₂分子中硫原子的雜化方式是sp³，σ鍵和π鍵數(shù)目之比為5：4；類鹵素（SCN）₂對(duì)應(yīng)的酸有兩種，理論上硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點(diǎn)低于異硫氰酸（H-N═C═S）的沸點(diǎn)，其原因是異硫氰酸分子間能形成氫鍵而硫氰酸不能形成氫鍵．
（4）立方FeO晶體的結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為a cm，密度為b g•cm^-3，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為$\frac{288}{{a}^{3}b}$/mol（用含a、b的式子表示）．人工制備的FeO晶體常存在缺陷（如圖2），已知某氧化物樣品組成為Fe_0.96O，該晶體中Fe³⁺與Fe²⁺的離子個(gè)數(shù)之比為1：11．

Answer 1

分析 （1）晶體、非晶體的方法是X射線衍射；
（2）軌道中電子處于全滿、全空、半滿時(shí)原子最穩(wěn)定；
（3）（SCN）₂分子中分子結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，每個(gè)S原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且含有兩個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷硫原子的雜化方式，該分子中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為5：4；含有氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)較高；
（4）該晶胞中亞鐵離子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氧離子個(gè)數(shù)=1+12×$\frac{1}{4}$=4，
設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為a cm，晶胞體積為a³cm³，密度為b g•cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)=$\frac{4M}{ρV}$；
某氧化物樣品組成為Fe_0.96O，化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0，根據(jù)電荷守恒判斷該晶體中Fe³⁺與Fe²⁺的離子個(gè)數(shù)之比．

解答 解：（1）晶體、非晶體的方法是X射線衍射，故答案為：x射線衍射；
（2）軌道中電子處于全滿、全空、半滿時(shí)原子最穩(wěn)定，Cu⁺的最外層電子排布式為3d¹⁰，而Cu²⁺的最外層電子排布為3d⁹，因?yàn)樽钔鈱与娮优挪歼_(dá)到全滿時(shí)穩(wěn)定，所以固態(tài)Cu₂O穩(wěn)定性強(qiáng)于CuO，故答案為：Cu⁺的最外層電子排布式為3d¹⁰，而Cu²⁺的最外層電子排布為3d⁹，因?yàn)樽钔鈱与娮优挪歼_(dá)到全滿時(shí)穩(wěn)定，所以固態(tài)Cu₂O穩(wěn)定性強(qiáng)于CuO；
（3）（SCN）₂分子中分子結(jié)構(gòu)式為N≡C-S-S-C≡N，每個(gè)S原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且含有兩個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論知硫原子的雜化方式為sp³，該分子中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為5：4；含有氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)較高，異硫氰酸分子間能形成氫鍵而硫氰酸不能形成氫鍵，所以硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點(diǎn)低于異硫氰酸（H-N═C═S）的沸點(diǎn)，
故答案為：sp³；5：4；異硫氰酸分子間能形成氫鍵而硫氰酸不能形成氫鍵；
（4）該晶胞中亞鐵離子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氧離子個(gè)數(shù)=1+12×$\frac{1}{4}$=4，
設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為a cm，晶胞體積為a³cm³，密度為b g•cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)=$\frac{4M}{ρV}$=$\frac{4×72}{b×{a}^{3}}$/mol=$\frac{288}{{a}^{3}b}$/mol；
某氧化物樣品組成為Fe_0.96O，化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0，根據(jù)電荷守恒判斷該晶體中Fe³⁺與Fe²⁺的離子個(gè)數(shù)之比，設(shè)Fe³⁺與Fe²⁺的個(gè)數(shù)分別是x、y，$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.96}\\{3x+2y=2}\end{array}\right.$，得
$\left\{\begin{array}{l}{x=0.08}\\{y=0.88}\end{array}\right.$，所以x：y=0.08：0.88=1：11，
故答案為：$\frac{288}{{a}^{3}b}$/mol；1：11．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化方式判斷、氫鍵、原子核外電子排布等知識(shí)點(diǎn)，知道氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)影響、構(gòu)造原理、價(jià)層電子對(duì)互斥理論、均攤法等知識(shí)點(diǎn)即可解答，難點(diǎn)是（4）題晶胞計(jì)算，題目難度中等．