Question

【题目】铁铜是人类最早大规模使用的金属，它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答以下问题：

(1)铁元素在周期表中的位置是____，铜的基态原子核外电子排布式为______ 。

(2)二茂铁[Fe(C5H5)2]，橙色晶型固体，有类似樟脑的气味，抗磁性。熔点172.5～173℃，100℃以上升华，沸点249℃。据此判断二茂铁晶体类型为______________。

(3)蓝矾（CuSO4·5H2O）的结构如下图所示:

图中虚线表示_____________，SO42-的立体构型是__________，NO3-中N原子的杂化轨道类型是___________；O原子的价电子排布图为__________________。

(4)铁有δ、γ、α三种同素异形体，下图是它们的晶体结构图，三种晶体中铁原子周围距离最近的铁原子个数之比为______。

(5)某种具有储氢功能的铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与 CaF2的结构（晶胞结构如图）相似，该晶体储氢后的化学式为________。

Answer 1

【答案】4周期VIII族 [Ar]3d10 4s1 分子晶体 氢键 正四面体 sp２ 4：6：3 Cu3 AuH8

【解析】

(1)铁为26号元素，在第 4周期VIII族，铜是29号元素，基态电子排布式为 [Ar]3d10 4s1 ；(2)根据二茂铁的物理性质可知，该物质属于分子晶体。

(3)虚线表示氢键。硫酸根离子的结构根据VSEPR理论分析，中心原子S上的价层电子对数为4+（6-2×4+2）/2=4，由于S上没有孤电子对，SO42-空间构型为正四面体；硝酸根离子中氮原子的价层电子对数=3+（5+1-3×2）/2=3，N采用sp2杂化，氧原子最外层有6个电子，电子排布图为 。

(4) δ-铁时体心立方结构，以体心的铁原子分析，由晶胞结构可知，与之最近的铁原子位于晶胞的立方体的顶点上，故与中心铁原子周围距离最近的铁原子个数为8；γ-铁是面心立方结构，由晶胞结构可知，以前面的右上角的铁原子分析，与之最近的铁原子处于该铁原子所在面的面心上，该铁原子为8个晶胞共有，故与之最近的铁原子共有12个；α-铁时简单立方结构，由晶胞结构可知，以前面的右上角的铁原子分析，与之最近的铁原子共有6个，三种晶体中铁原子周围距离最近的铁原子个数之比为8:12:6= 4：6：3。

(5)该晶胞中金原子个数为8×1/8=1，铜原子个数为6×1/2=3，氢原子可进入金原子和铜原子构成的四面体空隙中，氢原子应位于晶胞内部，若将铜原子和金原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与氟化钙的结构相似，氟化钙晶胞中含有4个钙离子和8个氟离子，氢原子相当于晶胞中的氟离子，则晶胞中铜和金原子总数与氢原子数目比为1:2，所以该晶胞中应含有8个氢原子，该晶体储氢后的化学式为Cu3AuH8。