4.(2017江苏单科,21A,12分)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(1)Fe基态核外电子排布式为 。
3+
(2)丙酮(
目为 。
)分子中碳原子轨道的杂化类型是 ,1 mol丙酮分子中含有σ键的数
(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为 。 (4)乙醇的沸点高于丙酮,这是因为 。
(5)某FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为 。
图1 FexNy晶胞结构示意图
图2 转化过程的能量变化
答案 (1)[Ar]3d或1s2s2p3s3p3d (2)sp和sp 9NA (3)H 解析 本题考查核外电子排布式的书写、杂化类型的判断、化学键、电负性的比较及晶胞的相关计算等知识。 (1)Fe基态核外电子排布式为1s2s2p3s3p3d或[Ar]3d。 3+ 2 2 6 2 6 5 5 5 2 2 6 2 6 5 2 3 (2)丙酮分子中有两种碳原子,其中—CH3中碳原子为sp杂化, 3 中碳原子为sp杂化;单键均是σ键, 2 一个双键中有一个σ键和一个π键,故1 mol丙酮分子中含有9 mol σ键。 (3)依据同周期元素电负性变化规律可知,电负性:C (5)由图2可知更稳定的Cu替代型产物为Cu替代a位置Fe型,利用均摊法可得晶胞中各原子个数Cu:8×= ,Fe:6×=3,N:1,故化学式为Fe3CuN。 8 5.(2018四川成都外国语学校月考)B、N、F、Ti、Fe等都是重要的材料元素,其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。 (1)基态Ti原子s轨道上总共有 个电子,其价电子轨道表达式为 。 (2)在基态N原子中,核外存在 对自旋方向相反的电子,核外电子占据的最高能层符号为 ,该能层电子的电子云轮廓图形状为 。 - (3)南京理工大学团队成功合成了能在室温稳定存在的五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl,五氮阴离子( 5)是制备全氮类物质 5 5的重要中间体,下列说法正确的是 。 A.(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl中含四种离子 B. 5 5属于化合物 --- C.每个 5中含有36个电子 D. 5 5中既含极性键又含非极性键 (4)BF3分子空间结构为 ;在NH3中N原子的杂化方式为 。 -- (5)六氟合钛酸钾(K2TiF6)中存在[TiF6 配离子,则钛元素的化合价是 ,配体是 。 (6)碳酸盐的热分解是晶体中阳离子结合碳酸根离子中的氧,使碳酸根离子分解为二氧化碳分子的结果。已知: 碳酸盐 热分解温度/℃ 阳离子半径/pm MgCO3 402 66 CaCO3 900 99 SrCO3 1 172 112 BaCO3 1 360 135 请解释碱土金属元素碳酸盐热分解温度的变化规律: 。 答案 (1)8 3d ↑ ↑ 4s ↑↓ (2)2 L 球形和哑铃形 (3)AC (4)平面三角形 sp (5)+4 F (6)碱土金属元素阳离子均为+2价阳离子,且Mg到Ba离子半径逐渐增大,对氧的吸引作用越来越弱,故需要更多的外界能量来分解,因此碱土金属元素碳酸盐热分解温度随阳离子半径的增大而逐渐升高 解析 (1)Ti原子核外电子数为22,核外电子排布式为1s2s2p3s3p3d4s,s轨道上总共有8个电子,价电子轨道表达式为 3d 2 2 6 2 6 2 2 -3 ↑ ↑ 4s ↑↓ 。(2)基态N原子的核外电子排布式为1s2s2p,N原子核外存在2对自旋方向相反的电子;核外最高能层为第二层,即L层;s能级的电子云轮廓是球形,p能级的电子云轮廓是哑铃形。(3)(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl中含有 5、H3O、NH Cl四种离子,A正确; 4、5 5只含一种元素,不为化合物,B错误; 5所含电子数为7×5+ = 6 + -2 2 3 --- 个,C正确; 5 5中离子之间是离子键,但是离子内,N和N之间都是非极性键,没有极性键,D错误。(4)BF3分子中B形成3个B—F键,且不含孤电子对,所以该分子是平面三角形结构。NH3分子中N原子形成3个N—H键,还有一对孤电子对,所以氮原子采取sp杂化。(5)钾元素是+1价,氟元素为-1价,设钛元素化合价为a,可得:(+ × +a+(- ×6= ,则a=+4。K2TiF6中Ti为提供空轨道的中心离子,F提供孤电子对,为配体。(6)由表格数据可知,阳离子半径越大,其碳酸盐越难分解。这是因为碱土金属元素阳离子均为+2价阳离子,且Mg到Ba离子半径逐渐增大,对氧的吸引作用越来越弱,故需要更多的外界能量来分解。 B组 提升题组 6.(2018山西太原3月模拟)(1)氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时,会生成紫色配合物,该配合物结构如图所示。 4+ -3 - ①此配合物中,基态铁离子的价电子排布式为 。 ②此配合物中碳原子的杂化轨道类型有 。 ③此配合物中含有的化学键有 (填字母)。
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