Question

我国化学家在“铁基(氟掺杂镨氧铁砷化合物)高温超导”材料的研究上取得了重要成果，该研究项目荣获2013年度“国家自然科学奖”一等奖。

(1)基态Fe^2＋的核外电子排布式为____________。

(2)氟、氧、砷三种元素的电负性由大到小的顺序是____________(用相应的元素符号填空)。

(3)Fe(SCN)₃溶液中加入NH₄F，发生如下反应：Fe(SCN)₃＋6NH₄F===(NH₄)₃FeF₆＋3NH₄SCN。

①(NH₄)₃FeF₆存在的微粒间作用力除共价键外，还有__________(选填序号)。

a．配位键　b．氢键　c．金属键　d．离子键

②已知SCN^－中各原子的最外层均满足8电子的稳定结构，则C原子的杂化方式为________，该原子团中σ键与π键的个数比为__________。

(4)FeCl₃晶体易溶于水和乙醇，用酒精灯加热即可气化，

而FeF₃晶体的熔点高于1000 ℃。试解释这两种化合物熔点差异较大的原因：____________________________。

(5)氮、磷、砷虽为同主族元素，但其化合物的结构与性质是多样化的。

①该族氢化物RH₃(NH₃、PH₃、AsH₃)的某种性质随R的核电荷数的变化趋势如图K34­6所示，则Y轴可表示的氢化物(RH₃)性质可能有__________。

图K34­6

　　　　　　　　　　　　　　　　

a．稳定性  b．沸点

c．R—H键能  d．分子间作用力

图K34­7

②碳氮化钛化合物在汽车制造和航空航天等领域有广泛的应用，其结构是用碳原子代替氮化钛晶胞(结构如图K34­7所示)顶点的氮原子。据此分析，这种碳氮化钛化合物的化学式为________。

Answer 1

(1)[Ar]3d⁶　(2)F>O>As　(3)①ad　②sp　1∶1

(4)FeF₃为离子晶体，FeCl₃为分子晶体

(5)①ac　　②Ti₄CN₃

[解析] (1)基态铁原子的核外电子排布为

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，基态Fe^2＋的价电子排布为

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶。

(2)自然界中的元素F的电负性最大，O其次。故氟、氧、砷元素的电负性由大到小的顺序为F>O>As。

(3)①(NH₄)₃FeF₆是铵盐，属于离子晶体，故微粒内部含有离子键。NH中有一个N—H键是配位键，且[FeF₆]^3－中Fe^3＋和F^－也是靠配位键结合的。②根据SCN^－中各原子都满足8电子的稳定结构知其结构式为[S—CN]^－，CN三键中C原子需提供2个p轨道形成π键，则其中的C原子采用sp杂化以形成2个单键。由SCN^－的结构式[S－CN]^－知σ键与π键的个数比为2∶2＝1∶1。

(5)①因N、P、As的非金属性逐渐减弱，故NH₃、PH₃、AsH₃的稳定性逐渐减弱、键能逐渐减弱，a、c项正确；氨气分子中因N原子半径小且电负性大，并且含有孤电子对，故氨气分子间存在氢键使其分子间作用力最大，PH₃和AsH₃因属结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，故AsH₃的分子间作用力大于PH₃，沸点NH₃>AsH₃>PH₃，b、d项错误。

②根据晶胞示意图N(C)＝×8＝1，N(Ti)＝1＋×12＝4，N(N)＝×6＝3，则该晶体的化学式为Ti₄CN₃。