Question

【题目】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)Fe3＋基态核外电子排布式为________。

(2)丙酮(CH3CCH3O)分子中碳原子轨道的杂化类型是________，1 mol丙酮分子中含有σ键的数目为________。

(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________。

Answer 1

【答案】[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 sp2和sp3 9NA H<C<O 乙醇分子间存在氢键 Fe3CuN

【解析】

铁的原子序数为26，位于第四周期Ⅷ族，Fe3＋核外电子数为23，其基态核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 ；答案：[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 。

（2）丙酮的甲基中碳原子的杂化方式为sp3杂化，羰基中碳原子的杂化方式为 sp2杂化；1mol丙酮中含有6molC-H键，2molC-C键，1molC=O键，单键均为σ键，碳氧双键中含有1molσ键，所以1mol丙酮中含有9molσ键。答案：sp2和sp3 、 9NA。

（3）电负性是原子在分子中吸引成键电子的能力。同周期元素的电负性随原子序数的增大而增大，所以电负性C<O，又因为在甲烷中碳元素显负化合价，吸引电子能力更强，所以电负性H<C，故电负性H<C<O 。答案：H<C<O。

（4）丙酮分子间只有范德华力，而乙醇存在分子间氢键，使其沸点升高。答案：乙醇分子间存在氢键。

（5）由晶胞示意图可知，一个FexNy晶胞中，含有铁原子的数目为1/2+1/8=4氮原子的数目为1，所以x=4,y=1，由图-2可知，Cu替代该晶体中a位置Fe，可使能量降低，Cu替代该晶体中b位置Fe，可使能量升高，最稳定的Cu替代型产物为Cu完全替代该晶体中a位置Fe，即晶格中铜原子数目为1/88=1，所以铁原子数目为3，所以最稳定的Cu替代型产物化学式为Fe3CuN。答案：Fe3CuN