問題詳情:
南京工業大學某研究團隊最近在《Nature Communications》刊文介紹了他們開發的一種新型催化劑——反鈣鈦礦基非貴金屬催化劑,這種價廉的新型催化劑結合了鈣鈦礦結構的靈活*和過渡金屬氮(碳)化合物的高導電*、優異電催化*等優點,理論上來説是一種很有發展潛力的析氧反應電催化劑。回答下列問題:
(1)在週期表中,N、O、F是位於同週期且相鄰的三種元素,第一電離能最大的元素和最小的元素組成一種只含極*鍵的化合物M,M分子的立體構型是___,中心原子的雜化類型是______。
(2)CN-能與多種金屬離子形成配合物。例如,工業冶鍊金的原理:2[Au(CN)2]-+Zn===2Au+[Zn(CN)4]2-。1 mol [Zn(CN)4]2-含______mol σ鍵。
(3)鈦*鈣的晶胞如圖所示。鈦*鈣的化學式為_____;1個鈦離子與_____個氧離子等距離且最近,這些氧離子可構成正八面體,鈦離子位於該正八面體的體心。已知鈦*鈣的晶胞參數為a nm,則該正八面體的邊長為_____pm。
(4)Fe和N可組成一種過渡金屬氮化物,其晶胞如圖所示。六稜柱底邊邊長為x cm,高為y cm,NA為阿伏加德羅常數的值,則晶胞的密度為_____g·cm-3(列出計算式即可)。
【回答】
V形 sp3 8 CaTiO3 6 500a
【分析】
分子的空間構型和中心原子的雜化方式按價層電子對互斥理論回答,化學式按均攤法計算、過渡金屬氮化物其晶胞密度也均攤法計算,體積求算:六稜柱的體積等於底面積×高,正六邊形面積等於6×正三角形面積,正三角形的高為 x cm,每個正三角形的面積為x2 cm2。
【詳解】
(1) 同一週期元素的第一電離能隨着原子序數增大而增大,氮N元素的2p軌道電子處於半充滿狀態,穩定*較強,則第一電離能大小的順序為F>N>O,第一電離能最大的F元素和最小的O元素組成一種只含極*鍵的化合物M的分子式為OF2,OF2分子中O原子的價層電子對數為4,孤對電子對數為2,則O原子的雜化方式為sp3雜化,分子的空間構型為V形;
(2)1個CN-內有碳碳叁鍵,含1個σ鍵和2個π鍵,[Zn(CN)4]2-有4個配位鍵是σ鍵,故1 mol [Zn(CN)4]2-含8mol σ鍵;
(3) 由晶胞結構可知,晶胞中鈣離子的個數為1,鈦離子的個數為8×=1,氧離子個數為12×=3,離子個數比為1:1:3,則鈦*鈣的化學式為CaTiO3;1個鈦離子周圍有6個氧離子與其等距離且最近,正八面體邊長等於晶胞邊長的 倍,1 nm=103 pm,則該正八面體的邊長為a×103 pm=500a pm;
(4)由晶胞結構可知,晶胞含有12× +2×+3=6個Fe原子,含有2個N原子,六稜柱的底面由6個正三角形構成,正三角形的高為x cm,每個正三角形的面積為x2 cm2,晶胞的體積為cm3,則晶胞的密度為g/ cm3,故*為:。
知識點:晶體常識
題型:綜合題