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）Fe2+的价电子排布式为_______。

（2）氮气、氨气、肼（N2H4）中氮原子孤电子对数之比为_______，氨分子的空间构型是______

（3）丙酮()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______。

（4）C、N、O三种元素的电负性由小到大的顺序为______。

（5）乙醇的沸点高于丙酮，这是因为_____。

（6）CN-与N2是等电子体，CN-的电子式为______。

（7）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(xn)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___，若晶胞参数为a pm，则该晶胞的密度为____g/cm3。

Answer 1

【答案】3d6 2:1:2 三角锥 sp2和sp3 9NA C<N<O 乙醇分子间存在氢键 Fe3CuN

【解析】

（1）根据铁的电子排布确定亚铁离子的价电子排布；

（2）氮气、氨气、肼（N2H4）中每个氮原子会有一个孤电子对；根据价层电子对和孤电子对确定结构；

（3）丙酮()分子中每个甲基上的C形成4条σ键，无孤电子对，因此采取sp3杂化类型，羰基中的C形成3条σ键和1条π键，无孤电子对，采取sp2杂化类型；

（4）同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大；

（5）醇分子间可以形成氢键，使沸点升高；酮类不能形成氢键；

（6）CN-的结构与氮气相似；

（7）由图2可知，Cu替代a位置的Fe时能量较低，更稳定，则Cu位于顶点，均摊法确定化学式；晶胞质量除以晶胞的体积得密度；

（1）Fe的价电子排布式为3d64s2，则Fe2+的价电子排布为3d6；

答案：3d6

（2）氮气中每个氮原子有一个孤电子对，共2个、氨气中氮原子有一个孤电子对、肼（N2H4）中每个氮原子有一个孤电子对，共2个；氨分子氨气中价层电子对个数=3+（5-3×1）=4且含有1个孤电子对，所以N原子采用sp3杂化，其空间构型为三角锥形结构；

答案：2:1:2 三角锥

（3）丙酮()分子中每个甲基上的C形成4条σ键，无孤电子对，因此采取sp3杂化类型，羰基中的C形成3条σ键和1条π键，无孤电子对，采取sp2杂化类型；

答案： sp2和sp3 9NA

（4）同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大，则有电负性C<N<O；

答案：C<N<O

（5）醇分子内部羟基的存在使得醇分子间可以形成氢键，使沸点升高；酮类不能形成氢键；

答案：乙醇分子间存在氢键

（6）CN-与N2是等电子体，CN-的结构与氮气相似，电子式为；

答案：

（7）由图2可知，Cu替代a位置的Fe时能量较低，更稳定，则Cu位于顶点，原子个数为8×1/8=1，Fe位于面心，原子个数为6×1/2=3，N位于体心，则只有1个N，其化学式为Fe3CuN；晶胞的质量为=g，晶胞的体积为（a×10-10）3=a3×10-30cm3，则密度为 ；

答案：Fe3CuN