Question

铁氧体是一种磁性材料，具有广泛的应用。

(1)铁元素位于元素周期表的_________区，其基态原子有___________种能量不同的电子。

(2)工业制备铁氧体常使用水解法，制备时常加入尿素[CO(NH)₂]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到小的顺序是________，醋酸钠中碳原子的杂化类型是_______。

(3)纳米氧化铁能催化火箭推进剂NH₄ClO₄的分解，的结构式为___________(标出配位键)，与互为等电子体的分子有____________(任写一种)。铵盐大多不稳定，NH₄F、NH₄I中，较易分解的是_______________。

(4)晶体Fe₃O₄的晶胞如图所示，该晶体是一种磁性材料，能导电。

①晶胞中亚铁离子处于氧离子围成的_______________(填空间结构)空隙。

②晶胞中氧离子的堆积方式与某金属晶体原子堆积方式相同，该堆积方式名称为______。

③解释Fe₃O₄晶体能导电的原因_________；若晶胞的体对角线长为a nm，则Fe₃O₄晶体的密度为_____________g·cm^－3(阿伏加德罗常数用N_A表示)。

Answer

d 7 O＞N＞C＞H sp3杂化、sp2杂化 CCl4 NH4F 正四面体 面心立方最密堆积 电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移

【解析】

(1) 铁是26号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，据此分析解答；

(2)元素的非金属性越强，其电负性越大；根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化方式；

(3) 中N原子形成3个N-H键和1个配位键，据此分析判断的结构式；根据原子总数相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体分析书写；F原子半径比I原子小，H--F更易形成，更易夺取中的H+；

(4)根据晶胞结构结合常见微粒的堆积方式分析解答①和②，对于③可以根据均摊法计算该晶胞中氧离子和Fe元素微粒的个数，从而计算晶胞的质量，晶胞的体对角线程度为anm，据此计算晶胞棱长，从而计算晶胞的体积，再结合密度=计算。

(1)铁是26号元素，处于周期表中第四周期第Ⅷ族，电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，属于d区元素，同一能级中电子能量相同，不同能级中的电子能量不相同，故共有7种能量不同的电子，故答案为：d；7；

(2)元素的非金属性越强，其电负性越大，非金属性O＞N＞C＞H，则电负性O＞N＞C＞H；醋酸钠中甲基上C原子价层电子对个数是4、羧基上C原子价层电子对个数是3，根据价层电子对互斥理论，C原子杂化方式分别为sp3、sp2，故答案为：O＞N＞C＞H；sp3杂化、sp2杂化；

(3) 中N原子形成3个N-H键，N原子提供1对电子给氢离子形成1个配位键，其结构式为，其空间构型为正四面体形；ClO4-是5原子、32e-的离子，与ClO4-互为等电子体的分子为CCl4；F原子半径比I原子小，H-F键比H-I键强，H-F更易形成，易夺取中的H+，所以NH4F、NH4I中，较易分解的是NH4F，故答案为：； CCl4；NH4F；

(4)①根据图示，晶胞中亚铁离子处于氧离子围成的正四面体空隙，故答案为：正四面体；

②根据图示，晶胞中氧离子的堆积方式为面心立方最密堆积，故答案为：面心立方最密堆积；

③含有自由移动电子的物质能导电，该晶体中含有亚铁离子和铁离子，电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移，所以Fe3O4晶体能导电；该晶胞中氧离子个数=1+12×=4，Fe元素的微粒个数=1+4×+3×=3，晶胞的质量=g；晶胞的体对角线长度为anm，则晶胞棱长=nm=nm，晶胞体积=(×10-7cm)3，则Fe3O4晶体的密度为=g/cm3，故答案为：电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移；。