Question

【題目】[化學-選修3：物質結構與性質]

鐵銅是人類最早大規模使用的金屬，它們的化合物在科學研究和工業生產中具有許多用途。請回答以下問題：

（1）鐵元素在周期表中的位置是 ，銅的基態原子核外電子排布式為 ，元素鐵與銅的第二電離能分別為：ICu=1958 kJ·mol-1、IFe=1561 kJ·mol-1，ICu比IFe大得多的原因是 。

（2）二茂鐵[Fe(C5H5)2]，橙色晶型固體，有類似樟腦的氣味，抗磁性。熔點172.5～173℃，100℃以上升華，沸點249℃。據此判斷二茂鐵晶體類型為______________。

（3）藍礬（CuSO4·5H2O）的結構如下圖所示:

圖中虛線表示_____________，SO42-的立體構型是__________，其中S原子的雜化軌道類型是___________；O原子的價電子排布圖為__________________。

（4）鐵有δ、γ、α三種同素異形體，下圖是它們的晶體結構圖，三種晶體中鐵原子周圍距離最近的鐵原子個數之比為 。

（5）某種具有儲氫功能的銅合金晶體具有立方最密堆積的結構，晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點位置，該晶體中原子之間的作用力是_______________。氫原子可進入到由Cu原子與Au原子構成的四面體空隙中。若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲氫后的晶胞結構與 CaF2的結構（晶胞結構如右圖）相似，該晶體儲氫后的化學式為 。

Answer 1

【答案】（1）4周期VIII族，[Ar]3d104s1，銅失去的是全充滿的3d10電子，而鐵失去的3d6電子；

（2）分子晶體；（3）氫鍵，正四面體，sp3；；

（4）4：6：3；（5）金屬鍵，Cu3AuH8。

【解析】

試題分析：（1）鐵26號元素，位于周期表中第四周期第Ⅷ族，銅位于第四周期第IB族元素，即基態原子核外電子排布式為：[Ar]3d104s1，鐵元素基態原子核外電子排布式為：[Ar]3d64s2，銅原子失去一個電子后d能級全充滿，而鐵原子失去第一個電子后，d能級是3d6，根據洪特規則，全充滿、半滿、全空電子穩定，因此銅原子的第二電離能大于鐵的原子第二電離能；（2）熔點172.5～173℃，100℃以上升華，沸點249℃，這是分子晶體的特點，即二茂鐵屬于分子晶體；(3)氧原子應形成二個共價鍵達到8電子穩定結構，因此圖中虛線為氫鍵，SO42－中S有4個σ鍵，孤電子對數是(6＋2－2×4)/2=0，因此價層電子對數為4，空間結構是正四面體，雜化軌道數等于價層電子對數=4，即雜化類型為sp3；O原子價電子是最外層電子，即2s22p4，價電子排布圖是：；（4）第一個晶胞：距離鐵原子最近的是對角線上的鐵原子，因此最近的有8個，第二個晶胞：最近的面對角線上的鐵原子，應有12個，第三個晶胞：最近的有6個，因此比值為8：12：6=4：6：3；(5)兩種原子都是金屬原子，因此存在的作用力是金屬鍵，根據晶胞的均攤法，Cu位于面心，晶胞中銅原子的個數為6×1/2=3，Au位于頂點，個數為8×1/8=1，Cu和Au構成8個四面體，填充8個氫原子，8個氫原子位于晶胞內部，因此化學式為：Cu3AuH8。