Question

【题目】【化学—选修3：物质结构与性质】

硼、碳、氮、氟、硫、铁等元素的化合物广泛存在于自然界，回答下列问题：

（1）基态铁原子的外围电子排布式为___________；Fe3+比Fe2+稳定的原因是___________。

（2）第二周期中，元素的第一电离能处于B与N之间的元素有___________种。

（3）NF3是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体，NF3分子的空间构型为___________；在NF3中，N原子的杂化轨道类型为___________。

（4）与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为___________，层间作用力为___________。

（5）S和Fe形成的某化合物，其晶胞如图所示，则该物质的化学式为___________。假设该晶胞的密度为ρ g/cm3，用NA表示阿伏加德罗常数，则该晶胞中距离最近的S原子之间的距离为（列出计算式即可）___________cm。

Answer 1

【答案】（1）3d64s2；Fe3+的价电子排布为3d5，d轨道处于半充满状态，属于稳定结构；（2）3；（3）三角锥形；sp3；（4）共价键（或极性共价键）；范德华力（或分子间作用力）；⑸FeS；。

【解析】

试题分析：（1）外围电子指价电子，过渡元素的价电子包括最外层和次外层的d能级上的电子，铁属于26号元素，属于第四周期VIII族元素，因此外围电子排布式为3d64s2；Fe3＋的价电子排布式为3d5，Fe2＋价电子排布式为3d6，根据洪特规则，处于半满、全满、全空，处于稳定结构，因此原因是：Fe3+的价电子排布为3d5，d轨道处于半充满状态，属于稳定结构；（2）同周期从左向右第一电离能逐渐增大，但IIA>IIIA，VA>VIA，因此在B和N之间有Be、C、O三种；（3）NF3中N有3个σ键，孤电子对数（5－3×1）/2=1，价层电子对数为4，杂化轨道数=价层电子对数，即NF3中N的杂化类型是sp3，空间构型为三角锥形；（4）石墨中层内C和C之间以共价键结合，石墨层层之间以分子间作用力结合，B和N为非金属，B和N之间的化学键为共价键，层间作用力是分子间作用力；（5）根据均摊方法，S原子位于顶点和面上，晶胞中S的个数是8×1/8＋6×1/2=4，Fe位于晶胞体内，因此化学式为FeS，设晶胞的边长为a，晶胞的质量为4×88/NAg，晶胞的体积为a3cm3，根据密度的定义，a=，距离最近的S原子之间的距离是面对角线的一半，即。