Question

6．人類文明的發(fā)展歷程，也是化學(xué)物質(zhì)的認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)的歷程，其中鐵、硝酸鉀、青霉素、氨、乙醇、二氧化、聚乙烯、二氧化硅等17種“分子”改變過人類的世界．
（1）鐵原子在基態(tài)時(shí)，價(jià)電子（外圍電子）排布式為3d⁶4s²．
（2）硝酸鉀中NO₃^-的空間構(gòu)型為平面正三角形，寫出與NO₃^-互為等電子體的一種非極性分子化學(xué)式BF₃[SO₃（ g）、BBr₃等]．
（3）6氨基青霉烷酸的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中采用sp³雜化的原子有C、N、O、S．

（4）下列說法正確的有a（填字母序號）．
a．乙醇分子間可形成氫鍵，導(dǎo)致其沸點(diǎn)比氯乙烷高
b．鎢的配合物離子[W（CO）₅OH]^-能催化固定CO₂，該配離子中鎢顯-1價(jià)
c．聚乙烯（）分子中有5n個(gè)σ鍵
d．由下表中數(shù)據(jù)可確定在反應(yīng)Si（s）+O₂（g）═SiO₂（s）中，每生成60g SiO₂放出的能量為（2c-a-b） kJ

化學(xué)鍵	Si-Si	O═O	Si-O
鍵能（kJ•mol-1）	a	b	c

（5）鐵和氨氣在640℃可發(fā)生置換反應(yīng)，產(chǎn)物之一的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式8Fe+2NH₃$\frac{\underline{\;640℃\;}}{\;}$2Fe₄N+3H₂．若兩個(gè)最近的Fe原子間的距離為s cm，則該晶體的密度是$\frac{{119\sqrt{2}}}{{2{s^3}{N_A}}}$g•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）鐵是26號元素，基態(tài)原子核外有26個(gè)電子，3d、4s能級上電子是其價(jià)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)價(jià)電子排布式；
（2）根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定離子空間構(gòu)型，原子個(gè)數(shù)相等價(jià)電子數(shù)相等的微粒是等電子體，正負(fù)電荷重心重合的分子是非極性分子；
（3）根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定碳原子雜化方式；
（4）a氫鍵的存在影響物質(zhì)的熔沸點(diǎn)；
b根據(jù)化合物中化合價(jià)的代數(shù)和為0計(jì)算；
c聚乙烯（）分子中有（6n-1）個(gè)σ鍵；
d.60gSiO₂的物質(zhì)的量=$\frac{60}{60}$，一個(gè)硅原子含有4個(gè)硅氧鍵；
（5）鐵和氨氣在640℃可發(fā)生置換反應(yīng)生成氫氣和氮化鐵，利用均攤法確定氮化鐵的化學(xué)式，根據(jù)溫度、反應(yīng)物和生成物寫出反應(yīng)方程式；
設(shè)正四面體的棱長為xcm，則正四面體的面對角線為$\sqrt{2}$xcm，又兩個(gè)最近的Fe原子間的距離為scm，所以$\frac{\sqrt{2}}{2}$x=s，則x=$\sqrt{2}$scm，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶胞密度．

解答 解：（1）鐵是26號元素，基態(tài)原子核外有26個(gè)電子，3d、4s能級上電子是其價(jià)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知其價(jià)電子排布式為：3d⁶4s²，故答案為：3d⁶4s²；
（2）NO₃^-中N原子價(jià)層電子對=3+$\frac{1}{2}$（5+1-3×2）=3，且不含孤電子對，所以是平面三角形結(jié)構(gòu)，
與N0₃^-互為等電子體的一種非極性分子有：BF₃[SO₃（ g）、BBr₃等]，
故答案為：平面正三角形，BF₃[SO₃（ g）、BBr₃等]；
（3）只要共價(jià)單鍵和孤電子對的和是4的原子就采取sp³雜化，根據(jù)圖片知，采用sp³雜化的原子有C、N、O、S，故答案為：C、N、O、S；
（4）a．乙醇分子間可形成氫鍵，氯乙烷中不含氫鍵，氫鍵的存在導(dǎo)致乙醇的沸點(diǎn)升高，所以乙醇的沸點(diǎn)比氯乙烷高，故正確；
b．根據(jù)化合物中化合價(jià)的代數(shù)和為0知，鎢的配合物離子[W（CO）₅OH]^-中鎢顯0價(jià)，故錯(cuò)誤；
c．聚乙烯（）分子中有（6n-1）個(gè)σ鍵，故錯(cuò)誤；
d．由表中數(shù)據(jù)知反應(yīng)Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）中，每生成60gSiO₂放出的能量為（4c-2a-b）kJ，故錯(cuò)誤；
故選a；
（5）該晶胞中鐵原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氮原子個(gè)數(shù)是1，所以氮化鐵的化學(xué)式是Fe₄N，鐵和氨氣在640℃可發(fā)生置換反應(yīng)生成氫氣和氮化鐵，所以該反應(yīng)方程式為：8Fe+2NH₃$\frac{\underline{\;640℃\;}}{\;}$2Fe₄N+3H₂，
設(shè)正四面體的棱長為xcm，則正四面體的面對角線為$\sqrt{2}$xcm，又兩個(gè)最近的Fe原子間的距離為scm，所以$\frac{\sqrt{2}}{2}$x=s，則x=$\sqrt{2}$scm，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{56×4+14}{N{\;}_{A}}}{（\sqrt{2}s）{\;}^{3}}$=$\frac{{119\sqrt{2}}}{{2{s^3}{N_A}}}$．
故答案為：8Fe+2NH₃$\frac{\underline{\;640℃\;}}{\;}$2Fe₄N+3H₂；$\frac{{119\sqrt{2}}}{{2{s^3}{N_A}}}$．

點(diǎn)評 本題考查較綜合，電子數(shù)排布式的書寫、雜化方式的判斷、晶胞的計(jì)算都是學(xué)習(xí)重點(diǎn)，難點(diǎn)是（4）cd選項(xiàng)，c選項(xiàng)中利用數(shù)學(xué)歸納法分析，d選項(xiàng)中明確硅、二氧化硅的空間結(jié)構(gòu)是解此選項(xiàng)是關(guān)鍵，難度中等．