我国化学家在“铁基(氟掺杂镨氧铁砷化合物)高温超导”材料的研究上取得了重要成果，该研究项目荣获2013年度“国家自然科学奖”一等奖。(1)基态Fe2＋的核外

Question

我国化学家在 “ 铁基 ( 氟掺杂镨氧铁砷化合物 ) 高温超导 ” 材料的研究上取得了重要成果，该研究项目荣获 2013 年度 “ 国家自然科学奖 ” 一等奖。

(1) 基态 Fe ^{2 ＋} 的核外电子排布式为 ____________ 。

(2) 氟、氧、砷三种元素的电负性由大到小的顺序是 ____________( 用相应的元素符号填空 ) 。

(3)Fe(SCN) ₃ 溶液中加入 NH ₄ F ，发生如下反应： Fe(SCN) ₃ ＋ 6NH ₄ F == =(NH ₄ ) ₃ FeF ₆ ＋ 3NH ₄ SCN 。

① (NH ₄ ) ₃ FeF ₆ 存在的微粒间作用力除共价键外，还有 __________( 选填序号 ) 。

a ．配位键　 b ．氢键　 c ．金属键　 d ．离子键

②已知 SCN ^－ 中各原子的最外层均满足 8 电子的稳定结构，则 C 原子的杂化方式为 ________ ，该原子团中 σ 键与 π 键的个数比为 __________ 。

(4)FeCl ₃ 晶体易溶于水和乙醇，用酒精灯加热即可气化，

而 FeF ₃ 晶体的熔点高于 1000 ℃。试解释这两种化合物熔点差异较大的原因： ____________________________ 。

(5) 氮、磷、砷虽为同主族元素，但其化合物的结构与性质是多样化的。

①该族氢化物 RH ₃ (NH ₃ 、 PH ₃ 、 AsH ₃ ) 的某种性质随 R 的核电荷数的变化趋势如图 K34­6 所示，则 Y 轴可表示的氢化物 (RH ₃ ) 性质可能有 __________ 。

图 K34­6

　　　　　　　　　　　　　　　　

a ．稳定性   b ．沸点

c ． R—H 键能   d ．分子间作用力

图 K34­7

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，其结构是用碳原子代替氮化钛晶胞 ( 结构如图 K34­7 所示 ) 顶点的氮原子。据此分析，这种碳氮化钛化合物的化学式为 ________ 。

Answer 1

(1)[Ar]3d ⁶ 　 (2)F>O>As 　 (3) ① ad 　 ② sp 　 1 ∶ 1

(4)FeF ₃ 为离子晶体， FeCl ₃ 为分子晶体

(5) ① ac 　　 ② Ti ₄ CN ₃

[ 解析 ] (1) 基态铁原子的核外电子排布为

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁶ 4s ² ，基态 Fe ^{2 ＋} 的价电子排布为

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁶ 。

(2) 自然界中的元素 F 的电负性最大， O 其次。故氟、氧、砷元素的电负性由大到小的顺序为 F>O>As 。

(3) ① (NH ₄ ) ₃ FeF ₆ 是铵盐，属于离子晶体，故微粒内部含有离子键。 NH 中有一个 N—H 键是配位键，且 [FeF ₆ ] ^{3 －} 中 Fe ^{3 ＋} 和 F ^－ 也是靠配位键结合的。 ② 根据 SCN ^－ 中各原子都满足 8 电子的稳定结构知其结构式为 [S—CN] ^－ ， CN 三键中 C 原子需提供 2 个 p 轨道形成 π 键，则其中的 C 原子采用 sp 杂化以形成 2 个单键。由 SCN ^－ 的结构式 [S － CN] ^－ 知 σ 键与 π 键的个数比为 2 ∶ 2 ＝ 1 ∶ 1 。

(5) ① 因 N 、 P 、 As 的非金属性逐渐减弱，故 NH ₃ 、 PH ₃ 、 AsH ₃ 的稳定性逐渐减弱、键能逐渐减弱， a 、 c 项正确；氨气分子中因 N 原子半径小且电负性大，并且含有孤电子对，故氨气分子间存在氢键使其分子间作用力最大， PH ₃ 和 AsH ₃ 因属结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，故 AsH ₃ 的分子间作用力大于 PH ₃ ，沸点 NH ₃ >AsH ₃ >PH ₃ ， b 、 d 项错误。

② 根据晶胞示意图 N (C) ＝ ×8 ＝ 1 ， N (Ti) ＝ 1 ＋ ×12 ＝ 4 ， N (N) ＝ ×6 ＝ 3 ，则该晶体的化学式为 Ti ₄ CN ₃ 。