Question

4．鐵、銅及其化合物在日常生產、生活有著廣泛的應用．請回答下列問題：
（1）鐵在元素周期表中的位置第四周期第Ⅷ族．
（2）配合物Fe（CO）_x常溫下呈液態，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶溶于非極性溶劑，據此可判斷Fe（CO）_x晶體屬于分子晶體（填晶體類型）．Fe（CO）_x的中心原子價電子數與配體提供電子數之和為18，則x=5．Fe（CO）_x在一定條件下發生反應：
Fe（CO）_x（s）?Fe（s）+xCO（g）．已知反應過程中只斷裂配位鍵，由此判斷該反應所形成的化學鍵類型為金屬鍵．
（3）寫出CO的一種常見等電子體分子的結構式N≡N；兩者相比較沸點較高的為CO（填化學式）．
（4）銅晶體中銅原子的堆積方式如圖1所示．
①基態銅原子的核外電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s¹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
②每個銅原子周圍距離最近的銅原子數目12．
（5）某M原子的外圍電子排布式為3s²3p⁵，銅與M形成化合物的晶胞如附圖2所示（黑點代表銅原子）．
①該晶體的化學式為CuCl．
②已知該晶體的密度為ρ g•cm^-3，阿伏伽德羅常數為N_A，則該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰pm（只寫計算式）．

Answer 1

分析 （1）鐵在元素周期表中的位置是第四周期第VIII族；
（2）分子晶體熔沸點較低；配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價電子數是8，每個配體提供的電子數是2，據此判斷x值；根據生成物判斷形成的化學鍵；
（3）原子個數相等、價電子數相等的微粒是等電子體；極性分子的熔沸點較高；
（4）①銅為29號元素，據此寫出基態銅原子的核外電子排布式；
②根據晶胞結構圖可知，銅為面心立方堆積，據此判斷每個銅原子周圍距離最近的銅原子數目；
（5）根據價電子排布式判斷出X原子為Cl原子；
①利用均攤法計算得出；
②該晶胞中Cu原子個數為4，Cl原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶體體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$cm³，根據晶胞的結構可知，銅原子和M原子之間的最短距離為立方體體對角線的$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）Fe位于第四周期第VIII族，故答案為：第四周期第Ⅷ族；
（2）Fe（CO）_x晶體的熔沸點較低，所以屬于分子晶體；Fe原子價電子數是8，每個CO分子提供一個電子對，所以8+2n=18，n=5；只有配位鍵斷裂，生成的物質是Fe，則形成的化學鍵是金屬鍵；
故答案為：分子晶體；5；金屬鍵；
（3）原子個數相等、價電子數相等的微粒是等電子體，所以與CO是等電子體的分子結構式為N≡N；極性分子的熔沸點較高，CO是極性分子，氮氣是非極性分子，所以CO熔沸點較高，
故答案為：N≡N；CO；
（4）①銅為29號元素，基態銅原子的核外電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s¹ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
故答案為：[Ar]3d¹⁰4s¹ 或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
②根據晶胞結構圖可知，銅為面心立方堆積，每個銅原子周圍距離最近的銅原子數目=3×8÷2=12，
故答案為：12；
（5）某M原子的外圍電子排布式為3s²3p⁵，則M為Cl元素，
①該晶胞中銅原子個數=4，Cl原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，所以其化學式為CuCl，故答案為：CuCl；
②該晶胞中Cu原子個數為4，Cl原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶體體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$cm³=$\frac{\frac{99.5}{{N}_{A}}×4}{ρ}$cm³=$\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}$cm³，根據晶胞的結構可知，銅原子和M原子之間的最短距離為立方體體對角線的$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$cm=$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$cm=（$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰）pm，故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰．

點評 本題考查物質結構和性質，涉及晶胞計算、原子核外電子排布、等電子體、晶體類型判斷等知識點，為高頻考點，難點是晶胞計算，注意（5）②中Cu、Cl原子最短距離與基本棱長關系，題目難度中等．