Question

氮及其化合物在生产生活中应用广泛。回答下列问题：

(1)“中国制造2025”是中国政府实施制造强国战略第一个十年行动纲领。氮化铬(CrN)具有极高的硬度和力学强度、优异的抗腐蚀性能和高温稳定性能，氮化铬在现代工业中发挥更重要的作用，请写出Cr³⁺的外围电子排布式____；基态铬、氮原子的核外未成对电子数之比为____。

(2)氮化铬的晶体结构类型与氯化钠相同，但氮化铬熔点(1282℃)比氯化钠 (801'C)的高，主要原因是________。

(3)过硫酸铵[(NH₄)₂S₂O₈]，广泛地用于蓄电池工业、石油开采、淀粉加工、油脂工业、照相工业等，过硫酸铵中N、S、O的第一电离能由大到小的顺序为 _______，其中NH₄⁺的空间构型为____________

(4)是20世纪80年代美国研制的典型钝感起爆药Ⅲ，它是由和[Co(NH₃)₅H₂O](ClO₄)₃反应合成的，中孤电子对与π键比值为 _______， CP的中心Co³⁺的配位数为  ______ 。

(5)铁氮化合物是磁性材料研究中的热点课题之一，因其具有高饱和磁化强度、低矫顽力，有望获得较高的微波磁导率，具有极大的市场潜力，其四子格结构如图所示，已知晶体密度为ρg∙cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A。

①写出氮化铁中铁的堆积方式为____。

②该化合物的化学式为 ___。

③计算出 Fe(II)围成的八面体的体积为____cm³。

Answer

3d3 2:1 氮化铬的离子所带电荷数多，晶格能较大 N>O>S 正四面体 5:4 6 面心立方最密堆积 Fe4N

【解析】

(1)基态Cr的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1；基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3；

(2)晶体结构类型与氯化钠相同，离子所带电荷数越多，键能越大，晶格能越大，熔沸点越高；

(3)同周期元素，第一电离能随核电荷数增大而增大，同主族元素，第一电离能随核电荷数增大而减小，当元素最外层电子排布处于全满、半满、全空时结构稳定，第一电离能比相邻元素高；根据杂化理论判断空间构型；

(4)双键中含有一个σ键合一个π键，三键中一个σ键和两个π键，根据结构简式中元素最外层电子数和元素的键连方式判断孤电子对数；配合物中与中心离子直接相连的配体的个数即为配位数；

(5) ①根据图示，顶点和面心位置为铁原子；

②根据图示，一个晶胞中的原子个数用均摊法进行计算；

③根据ρ=推导计算晶胞棱长，再根据正八面体的结构特点计算体积。

(1)基态Cr的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，有6个未成对的电子，基态Cr3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，Cr3+的外围电子排布式3d3；基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3有3个未成对的电子，基态铬、氮原子的核外未成对电子数之比为2:1；

(2)晶体结构类型与氯化钠相同，离子所带电荷数越多，键能越大，晶格能越大，熔沸点越高，氮化铬的离子所带电荷数多，晶格能较大，故氮化铬熔点比氯化钠的高；

(3)同主族元素，第一电离能随核电荷数增大而减小，则S＜O同周期元素，第一电离能随核电荷数增大而增大，当元素最外层电子排布处于全满、半满、全空时结构稳定，第一电离能比相邻元素高，基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3处于稳定状态，则第一电离能N＞O，第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞S；NH4+的中心原子为N，其价层电子对数=4+×(5-1-4×1)=4，为sp3杂化，空间构型为正四面体；

(4)双键中含有一个σ键和一个π键，三键中一个σ键和两个π键，中，有一个-C≡N，含有2个π键，两个双键中分别有一个π键；根据结构中键连方式，碳原子没有孤对电子，每个氮原子有一对孤对电子，孤电子对与π键比值为5:4；配合物中与中心离子直接相连的配体的个数即为配位数，CP的中心Co3+的配位数为6；

(5)①根据图示，顶点和面心位置为铁原子，氮化铁中铁的堆积方式为面心立方最密堆积；

②根据图示，一个晶胞中的铁原子为顶点和面心，个数=8×+6×=4，单原子位于晶胞内部，N个数为1，则该化合物的化学式为Fe4N；

③根据ρ=，则晶胞的体积V=，则晶胞的棱长===。Fe(II)围成的八面体中，棱长=×，正八面体一半的体积=×(×)2××=，八面体的体积为=2×=。