Question

【题目】Fe与Si形成的合金及铁的配合物用途非常广泛，回答下列问题：

(1)基态Fe2+核外价电子排布式为________；在基态Si原子中，核外存在_____对自旋方向相反的电子。

(2)Fe78Si9B13是一种非晶合金，可通过________方法区分晶体和非晶体。

(3)硅烯是一种具有石墨烯结构的新型二维材料，二硅烯Si2H4分子的几何构型为____，依据电子云的重叠方式可知其所含共价键类型是________。

(4)配合物[Fe(Htrz)3](ClO4) 2 (Htrz为，1，2，4-三氮唑)

①与Fe2+形成配位键的原子是_______；已知分子中的大键可用 符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数，则配体中的大键应表示为_____

②1，2，4-三氮唑的沸点为260 ℃，环戊二烯()的沸点为42.5 ℃，前者的沸点比后者大得多，其原因是_____ 。

(5)砷化镍晶胞的结构如下图所示，1个砷化镍晶胞中含________个As；若六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗数的值为NA，则砷化镍的密度为____g/cm3。

Answer 1

【答案】3d6 6 X射线衍射 平面形 键和键 N 1，2，4三氮唑分子间可形成氢键 6

【解析】

(1) Fe2+是Fe原子失去最外层的2个电子形成的，根据构造原理可得基态Fe2+核外价电子排布式；先写出Si的核外电子排布式，根据一个原子轨道上最多容纳2个自旋方向相反的电子，结合各种轨道的数目，判断基态Si原子核外存在的自旋方向相反的电子对数；

(2)用X射线衍射实验区分晶体和非晶体；

(3)结合乙烯平面结构分析；非金属元素的原子之间通过共价键结合，根据原子之间形成的共价键数目判断共价键类型；

(4)①在配位键形成时，中心原子提供空轨道，配位体的原子提供孤电子对；根据配位体的结构确定其表示方法；

②分子之间形成氢键可增加分子之间的吸引作用；

(5)用均摊方法计算一个晶胞中含有的As、Ni原子数目，再利用密度计算公式计算晶胞密度。

(1)Fe是26号元素，基态Fe原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，价层电子排布式是3d64s2，Fe原子失去最外层2个4s电子得到Fe2+，故基态Fe2+核外价电子排布式为3d6；Si是14号元素，基态Si原子中核外电子排布式是1s22s22p63s23p2，由于s轨道数目是1，p轨道数目是3，在一个原子轨道上最多容纳2个自旋方向相反的电子，且原子尽可能成单排列，而且自旋方向相同，这样原子的能量最低，处于稳定状态，则基态Si原子的核外存在的自旋方向相反的电子对数为6对；

(2)区分晶体与非晶体的方法是使用X射线衍射；

(3)C、Si是同一主族的元素，形成的化合物结构相似，由于CH2=CH2是平面结构，可推知二硅烯Si2H4分子也是平面结构，其结构简式是SiH2=SiH2；在物质分子中的共价单键都是键，共价双键中一个是键，一个是键，故二硅烯中所含共价键类型是键和键；

(4)①在配合物[Fe(Htrz)3](ClO4)2中，Fe2+提供空轨道，配位体的N原子上含有孤电子对，因此在形成配位化合物时与Fe2+形成配位键的原子是N原子；在配位体中，参与形成大π键的原子数是5，参与形成大π键的电子数是6，所以可表示为；

②1，2，4-三氮唑的沸点为260 ℃，而环戊二烯()的沸点为42.5 ℃，前者的沸点比后者大得多，是由于在1，2，4-三氮唑的分子中 N原子非金属性强，原子半径小，不同的分子之间形成了氢键，增加了分子之间的吸引作用，而在环戊二烯分子之间无氢键，因此前者熔沸点比后者高；

(5)根据图示可知As原子位于两个底面面心上各有1个，位于六棱柱12个顶点上个1个，在体内有3个，则该晶胞中含有的As原子数目为×12+×2+3=6；晶胞中含有的Ni原子数目为6个，则晶胞质量m=g，若六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，则晶胞体积为V=6×a2c cm3，所以该晶胞的密度ρ= g/cm3。