Question

【题目】当前材料科学的发展方兴未艾。B、N、Ti、Fe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Fe2＋的电子排布式为_____________________________

（2）BF3分子空间结构为___________；在NH3中N原子的杂化方式为_______。

（3）科学家目前合成了N4分子，结合等电子体相关内容判断该分子中N—N键的键角为__________。

（4）纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如下图所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是_________________________________________

（5）铁和氨气在640℃可发生置换反应，产物之一的晶胞结构如右上图所示。若该晶体的密度是ρ g·cm－3，则两个最近的Fe原子间的距离为_____________cm。（阿伏加德罗常数用NA表示）

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6 平面正三角形 sp3 60° 化合物乙分子间存在氢键

【解析】(1)铁原子失去最外层4s能级2个电子，形成Fe2+，核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6，故答案为：1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6；

(2)BF3中B原子含有3个σ键且不含孤电子对，所以BF3为平面三角形构型；NH3分子中氮原子含有孤电子对，NH3中N原子含有3个σ键和1个孤电子对，所以NH3为三角锥构型，N原子的杂化方式为sp3，故答案为：平面正三角形；sp3；

(3)N4分子中N原子形成3个σ键、含有1对孤对电子，杂化轨道数目为4，N原子采取sp3杂化，每个面为正三角形，N-N 键的键角为60°，故答案为：60°；

(4)氢键的存在导致物质熔沸点升高，乙中含有氢键、甲不含氢键，所以化合物乙熔沸点高于甲，故答案为：化合物乙分子间存在氢键；

(5)该晶胞中铁原子个数=8×+6×=4，氮原子个数是1，所以氮化铁的化学式是Fe4N，一个晶胞中Fe原子数目为8×+6+×=4，N原子数目为1，晶胞棱长a= ==，则两个最近的Fe原子间的距离为a=×，故答案为： ×。