Question

【题目】翡翠是玉石中的一种,其主要成分为硅酸铝钠-NaAl(Si2O6),常含微量 Cr、Ni、Mn、Mg、Fe 等元素。回答下列问题:

（1）基态 Cr 原子的电子排布式为__________,Fe 位于元素周期表的__________区。

（2）NaAl(Si2O6)中四种元素的第一电离能由小到大的顺序是__________。

（3）钙和铁都是第四周期元素,且原子的最外层电子数相同,但为什么铁的熔沸点远高于钙?说明理由__________。

（4）已知:3K4Fe(CN)6 12KCN+Fe3C+3C+(CN)2↑+2N2↑，(CN)2 分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)=___________。

（5）在硅酸盐中存在 SiO44－结构单元,其中 Si 原子的杂化轨道类型为__________。

（6）铁触媒是合成氨反应的催化剂,其表面存在氮原子。氮原子在铁表面上的单层附着的局部示意图如图 1 所示,则铁表面上氮原子与铁原子的数目比为__________。

（7）铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图 2 所示。若该晶体储氢时,H2 分子在晶胞的体心和棱的中心位置,距离最近的两个H2 分子之间距离为 anm,则铁镁合金的密度为__________(列出计算表达式,NA 为阿伏加德罗常数的数值)g·cm-3。

Answer 1

【答案】[Ar]3d54s1 d Na<Al<Si<O Fe的核电荷数较大,原子核对核外电子的引力较大,故Fe的原子半径小于Ca,Fe的金属键强于Ca 3∶4 sp3 1∶2

【解析】

（1）该原子核外有24个电子，根据构造原理书写其核外电子排布式；Fe元素位于第四周期第VIII族，属于d区；

（2）硅酸盐表示为氧化物时书写顺序是：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水；同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，同一主族元素，其第一电离能随着原子序数增大而减小；

（3）金属晶体中熔沸点与金属键成正比，金属键与原子半径成反比，与电荷成正比；

（4）(CN)2分子结构式为N≡CC≡N，共价单键为σ键、共价三键中含有1个σ键、2个π键；

（5）硅酸盐中的硅酸根SiO44-为正四面体结构，中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；

（6）根据图知，每个N原子周围有4个Fe原子，每个Fe原子周围有2个N原子，据此判断铁表面上N原子和Fe原子个数之比；

（7）根据均摊法进行计算。

(1)该原子核外有24个电子，根据构造原理书写其核外电子排布式为[Ar]3d54s1；Fe元素位于第四周期第VIII族，属于d区；

故答案为：[Ar]3d54s1；d；

(2)同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，同一主族元素，其第一电离能随着原子序数增大而减小，所以其第一电离能从小到大顺序是Na<Al<Si<O；

故答案为： Na<Al<Si<O；

(3)金属晶体中熔沸点与金属键成正比，金属键与原子半径成反比，与电荷成正比，Fe的核电荷数较大，核对电子的引力较大，故Fe的原子半径小于Ca，Fe的金属键强于Ca，则Fe的熔沸点大于Ca；

故答案为：Fe的核电荷数较大，核对电子的引力较大，故Fe的原子半径小于Ca，Fe的金属键强于Ca；

(4)(CN)2分子结构式为N≡CC≡N，共价单键为σ键、共价三键中含有1个σ键、2个π键，该分子中含有3个σ键、4个π键，所以(CN)2分子中σ键与π键的数目比n(σ)：n(π)＝3:4；

故答案为：3:4；

(5)硅酸盐中的硅酸根SiO44-为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；

故答案是：sp3；

(6)根据图知，每个N原子周围有4个Fe原子，每个Fe原子周围有2个N原子，据此判断铁表面上N原子和Fe原子个数之比：2:4＝1:2；

故答案为：1:2；

（7）该晶胞中Fe原子个数=8×+6×=4，Mg原子个数是8，H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置，则H2分子个数=1+=4，所以其化学式为Mg2Fe，距离最近的两个H2分子之间距离为anm，则棱长=2× anm=√2anm=(√2a×10-7）cm；晶胞体积=[(√2a×10-7）cm]3，晶体密度=×4=×4=；

故答案为：。