Question

【题目】镁、铝、铁是三种重要金属，它们的单质和化合物应用十分广泛。回答下列问题：

(1)镁、铝第一电离能大小的关系是I1(Mg)_________I1(Al)，金属镁、铝熔点大小关系是Mg_________Al。（填“大于”、“等于”或“小于”）

(2)氯化铝加热时易升华，实验测得铝元素与氯元素形成化合物的实际组成为Al2Cl6，其结构简式如图所示。其中处于中间的Al原子杂化轨道类型为_________杂化，分子中所有原子_________(能、不能)在同一平面上。

(3)硝酸铁和尿素在乙醇中生成[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3三硝酸六尿素合铁。产物是一种重要的配合物，用作有机铁肥，简称铁氮肥。基态Fe3+的核外电子排布式为____________。尿素分子中键与键的数目之比为_______。NO3-的空间构型为_________，经测定N2O5晶体中存在NO2+和NO3-，NO2+中氮原子为_________杂化。

(4)碳溶解在γ-Fe中形成的一种间隙固溶体，无磁性，其晶胞为面心立方结构，如图所示。晶体中与相邻铁原子距离相等且最近的铁原子有________个，该物质的化学式为_________。若晶体密度为dg/cm3，则晶胞中最近的两个碳原子的距离为___________pm(阿伏加德罗常数的值为NA表示，写出简化后的计算式即可)。

Answer 1

【答案】大于 小于 sp3 不能 3d5 7：1 平面三角形 sp 12 FeC ××1010

【解析】

(1)同一周期元素，其第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素；原子轨道中电子处于半满、全满、全空时最稳定；根据金属元素的原子半径及金属键强弱分析判断物质熔沸点高低；

(2)根据球棍模型分析判断；

(3)原子形成阳离子时，先失去高能层中的电子，同一能层先失去高能级上的电子；尿素中C原子形成3个σ键、没有孤电子对，N原子形成3个σ键、由1对孤电子对，杂化轨道数目分别为3、4；单键为σ键，双键中含有1个σ键、1个π键；根据NO3-中N原子的价层电子对对确定其空间构型；结合等电子体结构相似，性质相似分析判断原子杂化类型；

(4)Fe原子处于顶点、面心，碳原子处于体心、棱中心。用均摊方法计算。

（1）同一周期元素，其第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，Mg、Al位于同一周期且Mg位于第IIA族、Al位于第IIIA族，所以第一电离能：I1(Mg)＞I1(Al)；由于原子半径Mg＞Al，所以金属键Al＞Mg，金属键越强，断裂金属键使物质熔化、气化需要消耗的能量就越高，物质的熔沸点就越高，所以熔点：Mg＜Al；

(2)在Al2Cl6中，Al形成了4个共价键，3个为键，1个为配位键，所以Al原子杂化方式为sp3杂化；1个Al原子和4个Cl形成正四面体结构，因此分子中所有原子不能在同一平面上；

(3)Fe原子核外有26个电子，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子失去4s能级2个电子和3d上1个电子形成Fe3+，所以基态Fe3+的核外价电子排布式为3d5；在尿素分子H2NCONH2中，中心原子为C原子，形成3个σ键、1个π键；2个亚氨基中每个亚氨基中键的数目2，则一分子尿素中含键的数目为3+2×2=7，所以分子中σ键和π键个数比为7：1；NO3-中N原子孤电子对数=0，价层电子对数3+0=3，所以其空间构型为平面三角形；NO2+与CO2互为等电子体，结构相似，其中氮原子类型与CO2分子中C原子相同，都是为sp杂化；

(4)Fe原子处于顶点、面心，碳原子处于体心、棱中心。以顶点Fe原子研究，与之距离最近的Fe原子处于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，故与铁原子距离最近的铁原子数目为=12；晶胞中Fe原子数目=4、C原子数目1+=4，n(Fe)：n(C)=4：4=1：1，所以该物质化学式为：FeC；晶胞中最近的两个碳原子的距离为面对角线的一半，设晶胞中最近的两个碳原子的距离为rpm，则晶胞棱长rpm，晶胞质量，解得r=。