Question

铁、钴、镍都属于第Ⅷ族元素，它们的单质、合金及其化合物在催化剂和能源领域用途非常广泛。

⑴基态Fe²⁺的核外电子排布式为____。结合电子排布式分析Fe³⁺比Co³⁺氧化性弱的原因：_____。

⑵BNCP可用于激光起爆器等，BNCP可由N₂H₄、HClO₄、CTCN、NaNT共反应制备。

①ClO₄^－的空间构型为________。

②CTCN的化学式为，与Co³⁺形成配位键的原子是________。(已知CO₃²⁻的结构式为)

③可以(双聚氰胺为原料制备。双聚氰胺中碳原子杂化轨道类型为________，中含有σ键的物质的量为________。

④是一种富氮含能材料。配体N₂H₄能与水混溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_____。

⑶一种新型的功能材料的晶胞结构如图所示，Mn在面心和顶点，它的化学式可表示为________。

   

⑷镍镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。若该晶体储氢时，H₂分子在晶胞的体心和棱的中心位置，距离最近的两个H₂分子之间的距离为anm。则镍镁晶体未储氢时的密度为________(列出计算表达式，N_A表示阿伏加德罗常数的数值) g∙cm^-3。

Answer

(或) Fe3+的基态电子排布式为3d5，Co3+的基态电子排布式为3d6，Fe3+具有半充满结构，而Co3+不具备这种结构，因此Fe3+氧化性比Co3+弱 正四面体 N和O sp2、sp 9 mol N2H4与水可形成分子间氢键

【解析】

⑴基态Fe的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，分析氧化性主要看Fe3+和Co3+的核外电子排布。

⑵①计算ClO4－价层电子对数；②有孤对电子才能与Co3+形成配位键；③逐个分析双聚氰胺中碳原子价层电子对数；④从相似相溶和分子间氢键角度思考配体N2H4能与水混溶。

⑶分别计算晶胞中Ni、Mn、Ga的个数。

⑷先根据氢气分子之间距离得出晶胞参数，再计算晶胞中Mg、Ni个数，再计算密度。

⑴Fe是26号元素，基态Fe的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，基态Fe2+的核外电子排布式为[Ar]3d6。结合电子排布式分析Fe3+比Co3+氧化性弱的原因：Fe3+的基态电子排布式为3d5，Co3+的基态电子排布式为3d6，Fe3+具有半充满结构，而Co3+不具备这种结构，因此Fe3+氧化性比Co3+弱；故答案为：[Ar]3d6；Fe3+的基态电子排布式为3d5，Co3+的基态电子排布式为3d6，Fe3+具有半充满结构，而Co3+不具备这种结构，因此Fe3+氧化性比Co3+弱。

⑵①ClO4－价层电子对数，其空间构型为正四面体形；故答案为：正四面体形。

②CTCN中NH3的N有孤对电子，CO32−的O有孤对电子，因此与Co3+形成配位键的原子是N、O；故答案为：N、O。

③双聚氰胺中第一个碳原子有3个σ键，无孤对电子，价层电子对数为3，杂化轨道为sp2，第二个碳原子有2个σ键，无孤对电子，价层电子对数为2，杂化轨道为sp，中含有σ键的物质的量为9mol；故答案为：sp2、sp；9。

④配体N2H4能与水混溶，除因为它们都是极性分子外，主要是因为N2H4与水形成分子间氢键；故答案为：N2H4与水可形成分子间氢键。

⑶晶胞中Ni在体内，共有8个，Mn在面心和顶点，个数为，Ga在棱心，个数为，化学式可表示为Ni2MnGa；故答案为：Ni2MnGa。

⑷H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置，距离最近的两个H2分子之间的距离为anm，因此距离最近的两个H2分子之间是面对角线的一半，则晶胞参数为nm，晶胞中Mg个数为8个，Ni为4个，则镍镁晶体未储氢时的密度为；故答案为：。