Question

【题目】因瓦合金是铁和镍的合金，由于其膨胀系数极小，又称不变合金，适合做测量元件。回答下列问题：

(1)基态镍原子的价电子轨道表达式为_______;铁的基态原子核外未成对电子数为_______个。

(2)在稀氨水介质中，Ni2+与丁二酮肟(分子式为C4H8N2O2)反应可生成鲜红色沉淀,其分子结构如下图所示,该结构中碳原子的杂化方式为_______；已知丁二酮肟分子结构中C-C键与N-O键的键长和键能数据如下表所示,请从原子结构角度解释N-O键的键能小于C-C键：_______。

化学键	键长 (10-12m)	键能 (kJ/mol)
C-C	154	332
N-O	146	230

(3)铁、镍易与CO作用形成羰基配合物Fe(CO)5、N(CO)4。1个Fe(CO)5分子中含有σ键数目为_______;已知Ni(CO)4分子为正四面体构型，下列溶剂能够溶解Ni(CO)4的是_______(填写字母)。

A．四氯化碳 B．苯 C．水 D．液氨

(4)镍晶胞为面心立方,其中镍原子的配位数为_______。氯化亚铁的熔点为674℃,而氯化铁的熔点仅为282℃，二者熔点存在差异的原因是_______。

(5)Fe3O4晶体中,O2-的重复排列方式如右图所示,该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O2-围成的正四面体空隙和3、6、7、8、9、12的O2-围成的正八面体空隙。Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中,另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中,则Fe3O4晶体中，正四面体空隙数与O2-数之比为_______。Fe3O4晶胞中有8个图示结构单元,晶体密度为5.18g/cm3,则该晶胞参数a=_______cm(写出计算表达式即可)。

Answer 1

【答案】 4 sp2、sp3 C-C键中的C原子无孤电子对，而N-O键中的N、O原子均有孤电子对，且N-O键键长短，N、O原子孤电子对之间的相互排斥导致N-O键的键能小于C-C键 10 A、B 12 氯化亚铁为离子晶体，熔化时需要破坏离子键；而氯化铁为分子晶体，熔化时需要破坏分子间作用力 2∶1

【解析】 试题分析：(1)镍是28号元素，基态镍原子的价电子排布式为3d84s2，故价电子轨道表达式为；铁的基态价电子排布式为3d64s2，故其原子核外未成对电子数为4个。

(2)在稀氨水介质中，Ni2+与丁二酮肟(分子式为C4H8N2O2)反应可生成鲜红色沉淀，由其分子结构示意图可知，该结构中碳原子的成键情况有两种，一种是形成4个单键的，另一种形成2个单键和1个双键，故碳原子的杂化方式为sp2、sp3；由表中丁二酮肟分子结构中C-C键与N-O键的键长和键能数据可知，C-C键的键长和键能都比N-O键的大, 因为C-C键中的C原子无孤电子对，而N-O键中的N、O原子均有孤电子对，且N-O键键长短，N、O原子孤电子对之间的相互排斥导致N-O键的键能小于C-C键。

(3) 1个Fe(CO)5分子中含有5个配位键和5个碳氧叁键，每个叁键中有1个σ键和2个π键，故其σ键数目为10;已知Ni(CO)4分子为正四面体构型，则其为非极性分子。所列溶剂中，四氯化碳和苯也是非极性分子，水和液氨是极性分子。根据相似相溶原理可知，能够溶解Ni(CO)4的是A、B。

(4) 面心立方是最密堆积，其结构粒子的配位数为12。镍晶胞为面心立方,故其中镍原子的配位数为12。氯化亚铁的熔点为674℃,而氯化铁的熔点仅为282℃，二者熔点存在差异的原因是氯化亚铁为离子晶体，离子晶体具有较高的晶格能，熔化时需要破坏离子键；而氯化铁为分子晶体，熔化时只需要破坏分子间作用力。

(5)由Fe3O4晶体的结构示意图可知，位于该结构单元的8个顶点和6个面心，故该结构单元中共有4个O2-。该结构单元中有8个正四面体空隙，所以，Fe3O4晶体中，正四面体空隙数与O2-数之比为2∶1。Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中,另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中，所以，该结构单元中有一个Fe3O4。又知Fe3O4晶胞中有8个图示结构单元，则共有8个Fe3O4。1mol此晶胞的质量为、体积为，由于晶体密度为5.18g/cm3, 则该晶胞的晶胞参数a=cm。