Question

6．人類文明的發展歷程，也是化學物質的認識和發現的歷程，其中鐵、硝酸鉀、青霉素、氨、乙醇、二氧化、聚乙烯、二氧化硅等17種“分子”改變過人類的世界．
（1）鐵原子在基態時，價電子（外圍電子）排布式為3d⁶4s²．
（2）硝酸鉀中NO₃^-的空間構型為平面正三角形，寫出與NO₃^-互為等電子體的一種非極性分子化學式BF₃[SO₃（ g）、BBr₃等]．
（3）6氨基青霉烷酸的結構如圖1所示，其中采用sp³雜化的原子有C、N、O、S．

（4）下列說法正確的有a（填字母序號）．
a．乙醇分子間可形成氫鍵，導致其沸點比氯乙烷高
b．鎢的配合物離子[W（CO）₅OH]^-能催化固定CO₂，該配離子中鎢顯-1價
c．聚乙烯（）分子中有5n個σ鍵
d．由下表中數據可確定在反應Si（s）+O₂（g）═SiO₂（s）中，每生成60g SiO₂放出的能量為（2c-a-b） kJ

化學鍵	Si-Si	O═O	Si-O
鍵能（kJ•mol-1）	a	b	c

（5）鐵和氨氣在640℃可發生置換反應，產物之一的晶胞結構如圖2所示，寫出該反應的化學方程式8Fe+2NH₃$\frac{\underline{\;640℃\;}}{\;}$2Fe₄N+3H₂．若兩個最近的Fe原子間的距離為s cm，則該晶體的密度是$\frac{{119\sqrt{2}}}{{2{s^3}{N_A}}}$g•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）鐵是26號元素，基態原子核外有26個電子，3d、4s能級上電子是其價電子，根據構造原理書寫其基態價電子排布式；
（2）根據價層電子對互斥理論確定離子空間構型，原子個數相等價電子數相等的微粒是等電子體，正負電荷重心重合的分子是非極性分子；
（3）根據價層電子對互斥理論確定碳原子雜化方式；
（4）a氫鍵的存在影響物質的熔沸點；
b根據化合物中化合價的代數和為0計算；
c聚乙烯（）分子中有（6n-1）個σ鍵；
d.60gSiO₂的物質的量=$\frac{60}{60}$，一個硅原子含有4個硅氧鍵；
（5）鐵和氨氣在640℃可發生置換反應生成氫氣和氮化鐵，利用均攤法確定氮化鐵的化學式，根據溫度、反應物和生成物寫出反應方程式；
設正四面體的棱長為xcm，則正四面體的面對角線為$\sqrt{2}$xcm，又兩個最近的Fe原子間的距離為scm，所以$\frac{\sqrt{2}}{2}$x=s，則x=$\sqrt{2}$scm，根據ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：（1）鐵是26號元素，基態原子核外有26個電子，3d、4s能級上電子是其價電子，根據構造原理知其價電子排布式為：3d⁶4s²，故答案為：3d⁶4s²；
（2）NO₃^-中N原子價層電子對=3+$\frac{1}{2}$（5+1-3×2）=3，且不含孤電子對，所以是平面三角形結構，
與N0₃^-互為等電子體的一種非極性分子有：BF₃[SO₃（ g）、BBr₃等]，
故答案為：平面正三角形，BF₃[SO₃（ g）、BBr₃等]；
（3）只要共價單鍵和孤電子對的和是4的原子就采取sp³雜化，根據圖片知，采用sp³雜化的原子有C、N、O、S，故答案為：C、N、O、S；
（4）a．乙醇分子間可形成氫鍵，氯乙烷中不含氫鍵，氫鍵的存在導致乙醇的沸點升高，所以乙醇的沸點比氯乙烷高，故正確；
b．根據化合物中化合價的代數和為0知，鎢的配合物離子[W（CO）₅OH]^-中鎢顯0價，故錯誤；
c．聚乙烯（）分子中有（6n-1）個σ鍵，故錯誤；
d．由表中數據知反應Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）中，每生成60gSiO₂放出的能量為（4c-2a-b）kJ，故錯誤；
故選a；
（5）該晶胞中鐵原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氮原子個數是1，所以氮化鐵的化學式是Fe₄N，鐵和氨氣在640℃可發生置換反應生成氫氣和氮化鐵，所以該反應方程式為：8Fe+2NH₃$\frac{\underline{\;640℃\;}}{\;}$2Fe₄N+3H₂，
設正四面體的棱長為xcm，則正四面體的面對角線為$\sqrt{2}$xcm，又兩個最近的Fe原子間的距離為scm，所以$\frac{\sqrt{2}}{2}$x=s，則x=$\sqrt{2}$scm，根據ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{56×4+14}{N{\;}_{A}}}{（\sqrt{2}s）{\;}^{3}}$=$\frac{{119\sqrt{2}}}{{2{s^3}{N_A}}}$．
故答案為：8Fe+2NH₃$\frac{\underline{\;640℃\;}}{\;}$2Fe₄N+3H₂；$\frac{{119\sqrt{2}}}{{2{s^3}{N_A}}}$．

點評 本題考查較綜合，電子數排布式的書寫、雜化方式的判斷、晶胞的計算都是學習重點，難點是（4）cd選項，c選項中利用數學歸納法分析，d選項中明確硅、二氧化硅的空間結構是解此選項是關鍵，難度中等．