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___未成对电子数为___个。

（2）丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是___，丙酮分子中含有σ键的数目为____个。

（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）利用价层电子对互斥理论判断PCl3的立体构型是___。

（6）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，其中更活泼的Cu替代型产物的化学式为___。

Answer 1

【答案】[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 5 sp2和sp3 9 H<C<O 乙醇分子间存在氢键 三角锥形 FeCu3N

【解析】

(1)Fe的原子序数为26，根据核外电子的排布规则书写电子排布式；

(2)中单键均为σ键，双键中含1个σ键，甲基上C形成4个σ键，C=O中C形成3个σ键，据此分析解答；

(3)根据非金属性越强，电负性越大分析判断；

(4)乙醇分子之间形成氢键，导致沸点较高；

(5)根据价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=σ键个数+(a-xb)分析判断；

(6)由图2可知，Cu替代b位置的Fe时能量较高，不稳定，结合分摊法分析解答。

(1)Fe的原子序数为26，Fe3+基态核外电子数为23，3d为半满稳定结构，Fe3+基态核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5，未成对电子数为5个，故答案为：[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5；5；

(2)中单键均为σ键，双键中含1个σ键，1个π键，丙酮分子共有9个σ键；甲基上C形成4个σ键，C=O中C形成3个σ键，含有1个孤电子对，则羰基上C为sp2杂化，甲基上C为sp3杂化，故答案为：sp2和sp3；9；

(3)非金属性越强，电负性越大，则C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为H＜C＜O，故答案为：H＜C＜O；

(4)乙醇分子间存在氢键，而丙酮中不存在氢键，导致乙醇的沸点高于丙酮，故答案为：乙醇分子间存在氢键；

(5)PCl3中P原子的价层电子对数=3+=4，P原子采用sp3杂化，含有1个孤电子对，PCl3的立体构型是三角锥形，故答案为：三角锥形；

(6)由图2可知，Cu替代a位置的Fe时能量较低，更稳定，替代b位置的Fe时能量较高，不稳定，因此更活泼的Cu替代型产物是替代b位置的Fe，则Cu位于面心，N(Cu)=6×=3，Fe位于顶点，N(Fe)=8×=1，N位于体心，则只有1个N，其化学式为FeCu3N，故答案为：FeCu3N。