Question

6．我国化学家在“铁基（报掺杂镨氧铁砷化合物）高温超导”材料研究上取得了重要成果，荣获2013年度“国家最高科技奖”．
（1）Fe的原子结构示意图为．
（2）氟、氧、砷三种元素中电负性由大到小的顺序是F＞O＞As．（用元素符号填空）
（3）Fe（SCN）₃溶液中加入NH₄F．发生如下反应：Fe（SCN）₂+6NH₄F=（NH₄）₃FeF₆+3NH₄SCN
①（NH₄）₃FeF₆存在的微粒间作用力除普通共价键外，还有ad（填序号）．
a．配位键b．氢键c．金属键d．离子键
②已知SCN^-中各原子最外层均满足8电子稳定结构，则C原子的杂化方式为sp．该原子团中σ键与π健个数的比值为1：1．
（4）FeCl₃晶体易溶于水、乙醇，用酒精灯加热即可气化，而FeF₃晶体熔点高于1000℃．试解释两种化合物熔点差异较大的原因是FeCl₃是分子晶体，FeF₃是离子晶体．
（5）氮、磷、砷为同主族元素，其化合物的结构又是多样化的．
①该族氢化物（RH₃）的某种性质随R的核电荷数的变化趋势如图所示，则Y轴可表示的氢化物（RH₃）性质可能有ac（选填序号，下同）．
a．稳定性  b．沸点   c．R-H键能    d．分子间作用力
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，其结构是用碳原子取代氮化钛晶胞（结构如图）顶点的氮原子，据此分析，这种碳氮化钛化合物的化学式为Ti₄CN₃．

Answer 1

分析 （1）铁为26号元素，根据核外电子排布规律画出原子结构示意图；
（2）同周期自左而右电负性增大，同主族自上而下电负性减小；
（3）①（NH₄）₃FeF₆是离子化合物，铵根离子与六氟合铁酸根之间是离子键，氮与氢之间是共价键，铁与氟之间是配位键；
②SCN^-中各原子最外层均满足8电子稳定结构，所以该原子团的结构式为[S=C=N]^-；
（4）FeCl₃晶体易溶于水、乙醇，用酒精灯加热即可气化，所以FeCl₃是分子晶体，FeF₃晶体熔点高于1000°C，所以FeF₃是离子晶体；
（5）①a．非金属性越强，氢化物的稳定性越强；
b．由于氨气分子间存在氢键，因此氨气的沸点最高，AsH₃的相对分子质量大于PH₃，AsH₃沸点较高；
c．非金属性越强与氢元素形成的共价键越强，键能越大；
d．三种氢化物生成的晶体均是分子晶体，分子间作用力随相对分子质量的增加而增大；
②根据均摊法计算晶胞中碳、氮、钛原子数目，进而确定化学式．

解答 解：（1）铁为26号元素，原子结构示意图为：，故答案为：；
（2）同周期自左而右电负性增大，同主族自上而下电负性减小，所以氟、氧、砷三种元素中电负性值由大到小的顺序是：F＞O＞As，故答案为：F＞O＞As；
（3）①（NH₄）₃FeF₆是离子化合物，铵根离子与六氟合铁酸根之间是离子键，氮与氢之间是共价键，铁与氟之间是配位键，故答案为：ad；
②SCN^-中各原子最外层均满足8电子稳定结构，该原子团的结构式为[S=C=N]^-，其结构与二氧化碳相似，其中含有2个σ键与2个π键，所以C原子的杂化方式为sp，σ键与π键个数的比为1：1，故答案为：sp；1：1；
（4）FeCl₃晶体易溶于水、乙醇，用酒精灯加热即可气化，所以FeCl₃是分子晶体，FeF₃晶体熔点高于1000°C，所以FeF₃是离子晶体，分子晶体中分子之间是范德华力，作用力比较小，而离子键的作用力较大，所以两者的沸点相差较大，故答案为：FeCl₃是分子晶体，FeF₃是离子晶体；
（5）①a．N、P、As位于周期表同一主族，从上到下排列，根据元素周期律可知，非金属性越强，氢化物的稳定性越强，因此三种氢化物的稳定性逐渐降低，a正确；
b．由于氨气分子间存在氢键，因此氨气的沸点最高，AsH₃的相对分子质量大于PH₃，AsH₃沸点较高，故b错误；
c．非金属性越强与氢元素形成的共价键越强，键能越大，因此R-H键能随原子序数的增大而减小，故c正确；
d．三种氢化物生成的晶体均是分子晶体，分子间作用力随相对分子质量的增加而增大，故d错误，
故答案为：ac；
②利用均摊法可知，晶胞中含有碳原子数为8×$\frac{1}{8}$=1，含有氮原子数为6×$\frac{1}{2}$=3，含有钛原子数为12×$\frac{1}{4}$=4，所以碳、氮、钛原子数之比为1：3：4，则化合物的化学式为Ti₄CN₃，故答案为：Ti₄CN₃．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电负性、化学键、杂化方式、晶体类型与性质、晶胞的计算，题目综合性较强，需要学生具备扎实的基础，难度中等．