Question

【题目】[化学—选修3物质结构与性质]

铁氧体是一种磁性材料，具有广泛的应用。

（1）基态铁原子的核外电子排布为[Ar] 。

（2）工业制备铁氧体使用水解法，制备时常加入尿素[CO(NH2)2]、醋酸钠等碱性物质。尿素分子中四种不同元素的电负性由大至小的顺序是 ；醋酸钠中碳原子的杂化类型是 。

（3）工业制备铁氧体也可使用沉淀法，制备时常加入氨(NH3)、联氨(N2H4)等弱碱。比较下表中氨(NH3)、联氨(N2H4)的熔、沸点，解释其高低的主要原因 。

（4）上图是从铁氧体离子晶体Fe3O4中，取出的能体现其晶体结构的一个立方体，则晶体中的氧离子是否构成了面心立方最密堆积 (填“是”或“否”)，该立方体是不是Fe3O4的晶胞 (填“是”或“否”)，立方体中三价铁离子处于氧离子围成的 空隙(填空间结构)。

（5）解释Fe3O4晶体能导电的原因 ，根据上图计算晶体的密度 gcm3。(图中a=0.42nm，计算结果保留两位有效数字)

Answer 1

【答案】（1） 3d64s2(2分)

（2）O＞N＞C＞H (2分) sp3杂化、sp2杂化(2分)

（3）联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键(2分)

（4）是(1分) 否(1分) 正八面体 (1分)

（5）电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移 (2分) 5.2 (2分)

【解析】（1）铁原子的核电荷数为26，基态铁原子核外电子排布为[Ar]3d64s2。

（2）尿素中的四种元素分别为C、N、O、H，其非金属性强弱可判断电负性为：O＞N＞C＞H；醋酸钠中的甲基碳原子可以与甲烷类比，应为sp3杂化，碳氧双键碳原子可以与醛基类比，应为sp2杂化。

（3）氨分子中氮原子可与相邻氨分子中的氢原子形成氢键，同理联氨分子间也能形成氢键，且N2H4分子中有2个氮原子，则分子间氢键更多，这就是造成其熔、沸点比氨高的主要原因，当然联氨的相对分子质量比氨的大也会使得联氨分子间的范得华力比氨分子的大，熔、沸点升高。

（4）立方体中12条棱的中点和体心位置各有1个氧离子，该堆积方式属于面心立方最密堆积；晶胞复制平移后能与原晶胞无隙并置，该立方体不具有此性质，所以不是Fe3O4的晶胞；立方体中Fe3+处于氧离子围成的正八面体的空隙内。

（5）晶体中的阴阳离子不能自由移动，则导电的粒子应为电子，电子可在铁的两种氧化态间发生快速转移，在电场作用下电子定向移动，所以Fe3O4具有导电性。观察立方体发现，立方体的12条棱的中点和体心位置各有1个氧离子，则该立方体拥有的氧离子数为：1+12×=4；4个互不相邻的顶点和3个面的面心各有1个Fe3+，则铁离子数为4×+3×=2；1个小立方体的中心有1个Fe2+，因此该立方体拥有1个“Fe3O4”粒子，故晶体的密度为 。