Question

【题目】早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Ca、Cu、Fe四种金属元素组成。请回答下列问题：

(1)基态铁原子价电子排布式为_________，从结构角度来看，Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是________________。

(2)SCN－离子可用于 Fe3+的检验，其对应的酸有两种，分别为硫氰酸(H-S-C≡N)和异硫氰酸(H-N=C=S)。

①写出与 SCN－互为等电子体的一种微粒_____(分子或离子)；

②硫氰酸分子中硫原子的杂化方式为_____。

③异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高的原因是____________________________。

(3)新制的Cu(OH)2可溶于过量的氨水，生成的配合物[Cu(NH3)4](OH)2中含有的化学键类型有 _____________________，1 mol该物质中含有 ____________________个σ键。

(4)CaF2晶体的晶胞如图所示。已知：CaF2晶体的密度为ρ g·cm－3，NA代表阿伏加德罗常数的值。CaF2晶体中Ca2＋和F－之间的最近核间距(d)为 ______________pm(列出计算式即可)。

Answer 1

【答案】3d64s2 Fe3+价电子为3d5半满状态，更稳定 N2O、CO2、CS2、OCN任意一种 sp3 异硫氰酸分子间含有氢键 离子键、共价键、配位键 18NA

【解析】

(1)基态铁原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2；结合构造原理与洪特规则特例，书写符合条件的元素原子的价电子排布进行判断；

(2)根据洪特规则特例，处于半充满、全充满状态更稳定；

①原子总数相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体，C原子与1个单位负电荷可以等效替换为N原子，N原子与1个单位负电荷可以替换为O原子，S原子可以用氧原子替换；

②单键为σ键，三键含有1个σ键、2个π键；HSCN分子中分子结构式为HSC≡N，每个S原子价层电子对个数是4且含有两个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断硫原子的杂化方式；

③分子间形成氢键的物质，沸点更高；

(3)根据分子的结构所以含有的化学键离子键、共价键、配位键，得出σ键的数目；

(4)则氟离子和钙离子之间的最小距离就是该晶胞体对角线的，根据密度公式，算出体积，再算出晶胞的边长，再算出对角线的长度，从而得出距离。

（1）26号铁元素的基态原子的原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，基态铁原子价电子排布式为3d64s2，可知在3d轨道上存在4个未成对电子；失去电子变成铁离子时，先失去4s轨道上的2个电子，后失去3d轨道上的1个电子，Fe2+价电子为3d6，失去电子形成更稳定的3d5半满状态的Fe3+，Fe2+ 易被氧化成Fe3+，

故答案为：3d64s2；Fe3+价电子为3d5半满状态，更稳定；

(2)①C原子与1个单位负电荷可以等效替换为N原子，N原子与1个单位负电荷可以替换为O原子，S原子可以用氧原子替换，与SCN互为等电子体的一种微粒为：N2O、CO2、CS2、OCN，

故答案为：N2O、CO2、CS2、OCN任意一种；

② HSCN分子中分子结构式为HSC≡N，每个S原子价层电子对个数是4且含有两个孤电子对，根据价层电子对互斥理论可知硫原子的杂化方式为sp3，

故答案为：sp3；

③异硫氰酸分子间含有氢键，异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高，

故答案为：异硫氰酸分子间含有氢键；

(3) [Cu(NH3)4](OH)2铜离子提供空轨道，氮原子提供孤电子对，铜离子和氨气分子之间形成配位键，氨气分子中氮和氢原子之间以共价键结合，内界离子和外界离子氢氧根离子之间以离子键结合，所以含有的化学键离子键、共价键、配位键，4molNH3总共含有σ键的物质的量为12mol，1mol该配合物中含有4mol配位键，外界的氢氧根离子中也有2molσ键，所以该1mol物质中含有的键的物质的量为18mol，即18NA个键。

故答案为：离子键、共价键、配位键；18NA；

(4)该晶胞中含有氟离子的个数为6×+8×=4，含有钙离子的个数为8，故该晶胞的质量为，由晶胞的密度可以求出晶胞的体积===cm3，故晶胞的边长为 cm。则氟离子和钙离子之间的最小距离就是该晶胞体对角线的，因此，

故答案为：。