Question

【题目】铁、钴、镍及化合物在机械制造、磁性材料、新型电池或高效催化剂等许多领域都有着广泛的应用。请回答下列问题：

（1）基态Ni原子核外的最高能层符号是______，基态Ni2+最外层电子排布式为_______，未成对电子数为________________。

（2）[Co(NO)4]2–中各元素的第一电离能由小到大的顺序为______（填元素符号），配体中N的杂化方式为______________。

（3）铁的三种晶体的晶胞均为立方晶胞，三种晶体的晶胞如图所示：

①上述三种晶体的晶胞中属于体心立方晶胞的是______（填“α”“δ”或“γ”）-Fe。

②γ-Fe晶胞中铁原子的配位数为_______________。

（4）一种含有Fe、Cu、S 三种元素的矿物的晶胞（如图所示），属于四方晶系（晶胞底面为正方形），晶胞中S原子位于内部，Fe原子位于体心和晶胞表面，Cu原子位于晶胞表面。此矿物的化学式为_________。若晶胞的底面边长为Apm，高为C pm，阿伏伽德罗常数为NA，则该晶体的密度为__________g/cm3（写出表达式）。

（5）二茂铁[(C5H5)2Fe]可用作火箭燃料添加剂、汽油抗爆剂。二茂铁熔点172℃，沸点249℃，易升华，难溶于水，易溶于有机溶剂，它属于__________晶体。分子中的大π键可用符号表示，其m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数，环戊二烯负离子(C5H)结构如图所示，其中的大π键可以表示为_______。

Answer 1

【答案】N 3s23p63d8 2 Co、O、N sp2杂化 δ 12 FeCuS2（或CuFeS2） 或 分子

【解析】

（1）根据元素符号，判断元素原子的核外电子数，根据构造原理写出该元素离子的最外层电子排布式。

（2）根据电离能的变化规律进行判断，但不要忘记特殊情况。

（3）分析晶体结构，结合常见的晶体结构模型进行分析判断。

（4）利用均摊法计算晶胞拥有的粒子数目，根据公式求算晶胞的密度。

（5）根据晶体的特征性质判断晶体类型。分析环戊二烯负离子，碳原子均与3个原子相邻，故均取sp2杂化，杂化轨道互相重叠，形成分子的σ键，使所有原子处于同一个平面，每个碳原子还有一个未参与杂化的p轨道，垂直于分子平面，每个p轨道里有一个电子，再加上该体系带有一个单位负电荷，具备了形成大π键的条件，据题意可表示出该符号。

（1）Ni是30号元素，核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d84s2，最高能层的符号为：N；基态失去最外层两个电子变为Ni2+，基态Ni2+最外层电子排布式为：3s23p63d8；未成对电子数为2；答案为：N；3s23p63d8；2；

（2）一般情况下非金属性越强第一电离能就越大，但由于N原子中最外层为半充满状态，比较稳定，故第一电离能大于O，所以第一电离能由小到大的顺序为：Co、O、N；NO3-中价层电子对数为，故为sp2杂化；答案为：Co、O、N；sp2杂化；

（3）①根据晶胞结构图，三种晶体的晶胞中属于体心立方晶胞的是δ；答案为：δ；

②γ-Fe晶体晶胞类型为面心立方，位于顶点的Fe原子，被晶胞的三个平面共有，每个平面与其距离相等的Fe原子数目为4，则共有，故配位数为12；答案为：12；

（4）根据均摊法可知，1个晶胞中含Cu原子个数为：，Fe原子数为：，S原子数为：8，故此矿物的化学式为：FeCuS2（或CuFeS2）；晶胞体积为，1个晶胞的质量为，则密度或，答案为：FeCuS2（或CuFeS2）；或；

（5）二茂铁晶体熔沸点不高，易升华，易溶于有机溶剂，符合分子晶体特征，所以该晶体为分子晶体；由环戊二烯负离子(C5H5–)结构图可知，环戊二烯负离子，由两个双键和一个负电荷组成环状共轭体系，π电子数是6，即形成5个碳原子、6个π电子的大π键，符号为；答案为：分子；。