Question

【题目】铁、钛、镍等过渡元素在工业生产和科学研究中具有重要作用，请回答下列问题。

（1）有机铁肥[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3的名称叫三硝酸六尿素合铁，是一种配合物，它的中心离子Fe3+的价电子排布式为____________；该配合物中N原子的杂化方式有_______________；它所含非金属元素的电负性由小到大的顺序是__________________。

（2）钛被称为继铁、铝之后的“第三金属”，也叫“未来金属”。

①钛位于周期表的_______区，基态Ti原子的电子占据了____________个原子轨道。

②工业上可用TiCl4(常温下呈液态)与Mg高温下反应制备钛单质，同时生成MgCl2，详细解释TiCl4熔点比MgCl2低很多的原因 _______________________________________________________ 。

（3）镍与CO生成的配合物Ni(CO)4中，易提供孤电子对的成键原子是_______________(填元素名称);1molNi(CO)4中含有的σ键数目为_________________ ；写出与CO互为等电子体的一种离子的化学式___________。

（4）镍钛记忆合金用于飞机和字宙飞船。已知一种钛镍合金的晶胞结构如图所示，其中Ti原子采用面心立方最密堆积方式，该合金中与Ti原子距离最近且相等的Ni原子个数为________；若合金的密度为ρg/cm3，NA代表阿伏加德罗常数的值，则晶胞中两个钛原子间的最近距离是____________pm。(用含ρ和NA的计算式表示，不必化简)

Answer 1

【答案】 3d5 sp3杂化和sp2杂化 H<C<N﹤O d 12 TiCl4属于分子晶体，熔融时破坏分子间作用力；而MgCl2属于离子晶体，熔融时破坏离子键，分子间作用力比离子键弱得多，所以TiCl4熔点低得多。 碳 8NA CN-或C22- 6 ××1010

【解析】（1）Fe元素为26号元素，原子核外有26个电子，所以核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，铁原子失去最外层4s能级2个电子，然后失去3d能级上的1个电子形成Fe3+，Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，所以基态Fe3+的价电子排布式为3d5；

由尿素分子的结构式H2NCONH2可知，尿素分子中N原子成3个单键，含有1对孤对电子，杂化轨道数为4，N原子采取sp3杂化；NO3-中含有3对价层电子对，其离子构型为平面三角形，N原子采取sp2杂化；元素非金属性越强电负性越大，故电负性H<C<N﹤O；（2）①钛位于周期表的d区，Ti原子核外电子数为22，基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2，电子占据的原子轨道数为1+1+3+1+3+2+1=12个；②TiCl4属于分子晶体，熔融时破坏分子间作用力；而MgCl2属于离子晶体，熔融时破坏离子键，分子间作用力比离子键弱得多，所以TiCl4熔点低得多，工业上可用TiCl4(常温下呈液态)与Mg高温下反应制备钛单质，同时生成MgCl2；（3）配合物Ni(CO)4的中心原子Ni与CO之间的化学键称为配位键，提供孤电子对的成键原子是碳原子；Ni(CO)4中的配离子中Ni原子和C原子之间有4个σ键，CO分子中C和O之间存在1个σ键，1个π键，1个配位键，因此4个CO有4个σ键，故1mol Ni（CO）4中含有8molσ键即8NA；CO分子中含有2个原子、价电子数是10，与CO互为等电子体的与CO互为等电子体的阴离子微粒有CN-或C22-；（4）Ti原子采用面心立方最密堆积方式，若以Ti在面心，则合金中与Ti原子距离最近且相等的Ni原子在棱，个数为6；利用均摊法计算，每个晶胞中含有Ti8×个，Ni12×个，若合金的密度为ρg/cm3，NA代表阿伏加德罗常数的值，则晶胞体积为V=cm3，边长为cm，两个钛原子间的最近距离是边长的，为×cm=××1010pm。