Question

11．已知反應3NaH+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2Fe+3NaOH
（1）基態Fe原子核外共有26種運動狀態不相同的電子；Fe³⁺的價電子排布圖為．
（ 2）NaH的電子式為Na⁺[：H]^-；1mol NaOH含有的d鍵數目為，其中O原子的雜化類型為sp³；Fe³⁺可以和SCN^-形成配合物，該反應是典型的可逆反應，說明配位原子配位能力弱（填“強”或“弱”）．
（3）上述反應中含Na的化合物晶體類型均為離子晶體；NaH的熔點顯著高于NaOH，主要原因是氫負離子的半徑小，所以氫化鈉的晶格能大于氫氧化鈉，所以NaH的熔點顯著高于NaOH．
（4）某種單質鐵的晶體為體心立方堆積，則鐵原子的配位數為8；若r（Fe）表示Fe原子的半徑，單質鐵的原子空間利用率為$\frac{\frac{8}{3}×π×{r}^{3}（Fe）}{[\frac{4}{\sqrt{3}}r（Fe）]^{3}}$[列出含r（Fe）的計算表達式）]．

Answer 1

分析 （1）基態Fe原子有26個電子，所以有26種運動狀態不相同的電子；Fe³⁺的價電子排布式為3d⁵；
（2）NaH是離子化合物，陰離子是H^-，NaH的電子式為Na⁺[：H]^-；1mol NaOH含有的σ鍵數目為1molO-H鍵，其中O原子三對孤對電子對和一個σ鍵，雜化類型為 sp³；Fe³⁺可以和SCN^-形成配合物，該反應是典型的可逆反應，說明配位原子配位能力弱；
（3）氫氧化鈉和氫化鈉都是離子晶體；而氫負離子的半徑小，所以氫化鈉的晶格能大于氫氧化鈉；
（4）鐵為體心立方密堆積，則晶體中Fe原子的配位數為8；該晶胞中總鐵原子體積=2×$\frac{4}{3}$πr³，晶胞邊長a=$\sqrt{\frac{16}{3}}$r，體心立方晶胞中晶體體積a³=（$\sqrt{\frac{16}{3}}$r）³，晶胞空間利用率=$\frac{鐵原子總體積}{晶胞體積}$×100%．

解答 解：（1）基態Fe原子有26個電子，所以有26種運動狀態不相同的電子；Fe³⁺的價電子排布式為3d⁵，則Fe³⁺的價電子排布圖為，
故答案為：26；；
（2）NaH是離子化合物，陰離子是H^-，NaH的電子式為Na⁺[：H]^-；1mol NaOH含有的σ鍵數目為1molO-H鍵，所以σ鍵數目為N_A，其中O原子三對孤對電子對和一個σ鍵，雜化類型為 sp³；Fe³⁺可以和SCN^-形成配合物，該反應是典型的可逆反應，說明配位原子配位能力弱，
故答案為：Na⁺[：H]^-；N_A；sp³；弱；
（3）氫氧化鈉和氫化鈉都是離子晶體；而氫負離子的半徑小，所以氫化鈉的晶格能大于氫氧化鈉，故答案為：離子；氫負離子的半徑小，所以氫化鈉的晶格能大于氫氧化鈉，所以NaH的熔點顯著高于NaOH；
（4）鐵為體心立方密堆積，則晶體中Fe原子的配位數為8；該晶胞中總鐵原子體積=2×$\frac{4}{3}$πr³，晶胞邊長a=$\sqrt{\frac{16}{3}}$r，體心立方晶胞中晶體體積a³=（$\sqrt{\frac{16}{3}}$r）³，
晶胞空間利用率=$\frac{鐵原子總體積}{晶胞體積}$=$\frac{\frac{8}{3}×π×{r}^{3}（Fe）}{[\frac{4}{\sqrt{3}}r（Fe）]^{3}}$，故答案為：8；$\frac{\frac{8}{3}×π×{r}^{3}（Fe）}{[\frac{4}{\sqrt{3}}r（Fe）]^{3}}$．

點評 本題是對物質結構知識的綜合考查，涉及核外電子排布、晶體類型的判斷、晶胞計算等，（4）為易錯點、難點，需要學生熟練掌握金屬晶胞結構，具備一定的數學計算能力，難度中等．