Question

【题目】过渡元素参与组成的新型材料有着广泛的用途，回答下列问题。

(1)基态铁原子核外共有________种不同空间运动状态的电子。铁、钴、镍基态原子中，核外未成对电子数最少的原子价层电子轨道表示式（电子排布图）为________。

(2)NiO、FeO的晶体结构类型与氯化钠的相同，Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69pm和74pm，则熔点NiO________FeO（填“＞”“＜”或“=”），原因是________。

(3)Cr的一种配合物结构如图所示：

①阴离子的空间构型为________形。

②配离子中，中心离子的配位数为_______，N与中心原子形成的化学键称为_______键。

③配体H2NCH2CH2NH2（乙二胺）中碳原子的杂化方式是________，分子中三种元素电负性从大到小的顺序为________。

(4)一种新型材料的晶胞结构如图1所示，图2是晶胞中Sm和As原子的投影位置。

图1中F和O共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1x代表，则该化合物的化学式表示为________，晶体密度ρ=________g·cm3（用含x的表达式表示，设阿伏加德罗常数的值为NA）。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标（），则原子2的坐标为________。

Answer 1

【答案】15 > 相同电荷的离子，半径越小，离子键越强，晶格能就越大，熔点就越高 正四面体 6 配位 sp3 N>C>H SmFeAsO1-xFx (0，0，)

【解析】

根据铁原子的电子排布式确定空间运动状态的电子种类，由铁、钴，镍的价电子排布式确定未成对电子数。离子晶体的熔点与离子键强弱即离子所带电荷、离子半径长短有关来确定。根据VSEPR理论判断空间构型和杂化轨道方式。根据晶胞的结构分析晶体的化学式并进行相关的计算。

(1)铁为26号元素，基态铁原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，其核外有26种不同运动状态的电子，有1s、2s、3s、4s、2p、3p、3d共15种不同空间运动状态的电子；铁、钴、镍的价电子排布式分别为3d64s2、3d74s2、3d84s2，基态原子核外未成对电子数分别是4，3，2，最少的是Ni，其价层电子的电子排布图为；故答案为：15，。

(2)NiO、FeO的晶体结构类型均与NaCl相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，晶格能越大，熔点越高，由于Ni2+和Fe2+所带电荷一样，Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径，所以熔点是NiO>FeO；

答案为：>；相同电荷的离子，半径越小，离子键越强，晶格能就越大，熔点就越高。

(3)①阴离子C1O4-的价层电子对数=4+=4，没有孤电子对，所以其空间构型为正四面体；

答案为：正四面体；

②由图可知，与中心Cr形成的配位数为6；N元素提供孤电子对，Cr提供空轨道，所以N与中心原子形成的化学键称为配位键；

答案为：6；配位键；

③由H2NCH2CH2NH2可知，C周围形成了4个单键，即价层电子对数为4，碳原子的杂化方式为sp3；元素的非金属性越强，其电负性越大，同一周期元素，元素的电负性随着原子序数增大而增大，非金属性强弱顺序是N＞C＞H，所以C、N、H的电负性关系为：N＞C＞H；

答案为：sp3，N＞C＞H；

(4)该晶胞中，As原子个数=4×=2、Sm原子个数=4×=2、Fe原子个数=1+4×=2、F-和O2-离子总数=8×+2×=2，则该晶胞中As、Sm、Fe原子数目与F-和O2-离子总数个数之比=2：2：2：2=1：1：1：1，如果F-个数为x，则O2-个数为1-x，所以该化合物化学式为SmFeAsO1-xFx；该晶胞体积V=（a×10-10×b×10-10×c×10-10）cm3=abc×10-30cm3，晶体密度ρ===g/cm3=g/cm3；图1中原子1的坐标为(，，)，则原子2在x、y、z轴上的投影分别为0、0、，所以原子2的坐标为(0，0，)；

答案为：SmFeAsO1-xFx，，(0，0，)。