Question

【题目】[化学-选修3：物质结构与性质]

铁铜是人类最早大规模使用的金属，它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答以下问题：

（1）铁元素在周期表中的位置是 ，铜的基态原子核外电子排布式为 ，元素铁与铜的第二电离能分别为：ICu=1958 kJ·mol-1、IFe=1561 kJ·mol-1，ICu比IFe大得多的原因是 。

（2）二茂铁[Fe(C5H5)2]，橙色晶型固体，有类似樟脑的气味，抗磁性。熔点172.5～173℃，100℃以上升华，沸点249℃。据此判断二茂铁晶体类型为______________。

（3）蓝矾（CuSO4·5H2O）的结构如下图所示:

图中虚线表示_____________，SO42-的立体构型是__________，其中S原子的杂化轨道类型是___________；O原子的价电子排布图为__________________。

（4）铁有δ、γ、α三种同素异形体，下图是它们的晶体结构图，三种晶体中铁原子周围距离最近的铁原子个数之比为 。

（5）某种具有储氢功能的铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，该晶体中原子之间的作用力是_______________。氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与 CaF2的结构（晶胞结构如右图）相似，该晶体储氢后的化学式为 。

Answer 1

【答案】（1）4周期VIII族，[Ar]3d104s1，铜失去的是全充满的3d10电子，而铁失去的3d6电子；

（2）分子晶体；（3）氢键，正四面体，sp3；；

（4）4：6：3；（5）金属键，Cu3AuH8。

【解析】

试题分析：（1）铁26号元素，位于周期表中第四周期第Ⅷ族，铜位于第四周期第IB族元素，即基态原子核外电子排布式为：[Ar]3d104s1，铁元素基态原子核外电子排布式为：[Ar]3d64s2，铜原子失去一个电子后d能级全充满，而铁原子失去第一个电子后，d能级是3d6，根据洪特规则，全充满、半满、全空电子稳定，因此铜原子的第二电离能大于铁的原子第二电离能；（2）熔点172.5～173℃，100℃以上升华，沸点249℃，这是分子晶体的特点，即二茂铁属于分子晶体；(3)氧原子应形成二个共价键达到8电子稳定结构，因此图中虚线为氢键，SO42－中S有4个σ键，孤电子对数是(6＋2－2×4)/2=0，因此价层电子对数为4，空间结构是正四面体，杂化轨道数等于价层电子对数=4，即杂化类型为sp3；O原子价电子是最外层电子，即2s22p4，价电子排布图是：；（4）第一个晶胞：距离铁原子最近的是对角线上的铁原子，因此最近的有8个，第二个晶胞：最近的面对角线上的铁原子，应有12个，第三个晶胞：最近的有6个，因此比值为8：12：6=4：6：3；(5)两种原子都是金属原子，因此存在的作用力是金属键，根据晶胞的均摊法，Cu位于面心，晶胞中铜原子的个数为6×1/2=3，Au位于顶点，个数为8×1/8=1，Cu和Au构成8个四面体，填充8个氢原子，8个氢原子位于晶胞内部，因此化学式为：Cu3AuH8。