Question

3．（1）写出Fe²⁺的最高能层的电子排布式：3s²3p⁶3d⁶．将Fe₂O₃、KNO₃、KOH混合加热共融可制取绿色净水剂K₂FeO₄，其中KNO₃被还原为KNO₂，写出该反应的化学方程式Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O．
（2）[Cr（H₂O）₄Cl₂]Cl•2H₂O中Cr的配位数为6；已知CrO₅中Cr为+6价，则CrO₅的结构式为．
（3）金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液体Ni（CO）_n，该物质的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n=4．
（4）金刚砂（SiC）结构与金刚石结构相似，若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子且同种原子不成键，则得到金刚砂（SiC）结构．
①SiC是原子晶体，键角是109°28′．
②如果我们以一个硅原子为中心，设SiC晶体中硅原子与其最近的碳原子的最近距离为d，则与硅原子次近的第二层有12个原子，离中心原子的距离是$\frac{2\sqrt{6}}{3}d$．
（5）铜是第四周期最重要的过渡元素之一，其单质及化合物具有广泛用途．CuH的晶体结构如图所示，若CuH的密度为d g•cm^-3，阿伏加德罗常数的值为N_A，则该晶胞的边长为$\root{3}{\frac{260}{dN{\;}_{A}}}$cm（用含d和N_A的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，铁原子失去2个电子变为Fe²⁺，根据构造原理写出Fe²⁺基态离子核外电子排布式与最高能层的电子排布式；将Fe₂O₃、KNO₃、KOH混合加热共融可制取绿色净水剂K₂FeO₄，其中KNO₃被还原为KNO₂，同时还生成KNO₂和H₂O，依据化学方程式的书写原则，原子守恒，氧化还原反应的化合价升降总数相同进行配平；
（2）根据配合物组成判断配位数，CrO₅中存在过氧键、Cr-O键、Cr=O，在4个Cr-O键中Cr为+1价，在Cr=O键注重Cr为+2价，以此书写结构式；
（3）Ni的价电子数为10，每个配体提供一个电子对，根据10+2n=18计算；
（4）①碳化硅是空间网状结构，为原子晶体，每个硅原子连接4个碳原子，形成正四面体结构；
②距离中心Si最近的第一层的4个C原子，每一个又连接着另外3个Si原子，这12个Si原子平均分布在一个球面上，根据直角三角形计算正四面体的边长；
（5）利用均摊法计算该晶胞中含有的铜原子和氢原子个数，再根据质量、密度和体积之间的关系式ρ=$\frac{m}{V}$计算．

解答 解：（1）铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，铁原子失去2个电子变为Fe²⁺，根据构造原理知，该离子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，最高能层的电子排布式：3s²3p⁶3d⁶；
将Fe₂O₃、KNO₃、KOH混合加热共融可制取绿色净水剂K₂FeO₄，其中KNO₃被还原为KNO₂，同时还生成KNO₂和H₂O，配平得到化学方程式为：Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O；
故答案为：3s²3p⁶3d⁶；Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O；
（2）[Cr（H₂O）₄Cl₂]Cl•2H₂O中Cr与4个H₂O，2个Cl^-形成配位键，所以配位数为6，CrO₅中存在过氧键、Cr-O键、Cr=O，在4个Cr-O键中Cr为+1价，在Cr=O键中Cr为+2价，则结构式为；
故答案为：6；；
（3）Ni的价电子数为10，每个配体提供一个电子对，则10+2n=18，故n=4，
故答案为：4；
（4）①碳化硅是空间网状结构，为原子晶体，每个硅原子连接4个碳原子，形成正四面体结构，其键角为109°28′；
故答案为：原子；109°28′；
②距离中心Si最近的第一层的4个C原子，每一个又连接着另外3个Si原子，则与硅原子次近的第二层有12个Si原子，这12个Si原子平均分布在一个球面上，F是C原子，A、B、C、D分别代表一个Si原子，AB、AC、AD、BC、BD、CD的边长相等，AF、BF的长相等为d，F位于体心上，O位于正三角形BCD的重心上，在正三角形BCD中，BE为三角形BCD的高，则CE为BC的一半，如图，设正四面体的边长为x，CE的长为0.5x，BE=$\sqrt{{x}^{2}-（0.5x）{\;}^{2}}$，BO与OE的长之比为2：1，则BO的长为$\frac{\sqrt{3}}{2}$x×$\frac{2}{3}$=$\frac{\sqrt{3}}{3}$x，在三角形ABO中，AO的长=${\sqrt{{x}^{2}-（\frac{\sqrt{3}}{3}x）}}^{2}$=$\frac{\sqrt{6}}{3}x$，在三角形BFO中，OF的长=$\frac{\sqrt{6}}{3}$x-d=$\sqrt{{d}^{2}-（\frac{\sqrt{3}}{3}x}）^{2}$，x=$\frac{2\sqrt{6}}{3}d$，
故答案为：12；$\frac{2\sqrt{6}}{3}d$；
（5）该晶胞中含有4个H原子，铜原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，所以该晶胞中含有4个铜原子4个氢原子，设该晶胞的边长为a，则d=$\frac{\frac{4×（64+1）}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$，所以a=$\root{3}{\frac{260}{dN{\;}_{A}}}$，
故答案为：$\root{3}{\frac{260}{dN{\;}_{A}}}$．

点评 本题考查较为综合，题目难度较大，涉及晶胞的计算、价电子排布式的书写、等电子体、化学键等知识点，晶胞的计算是学习难点，应熟练掌握．