Question

【題目】鐵被譽為“第一金屬”，鐵及其化合物在生活中有廣泛應用。回答下列問題：

(1)基態Fe3+的電子排布式為________。

(2)實驗室用KSCN溶液、苯酚()檢驗Fe3+。N、O、S的第一電離能由大到小的順序為_______(用元素符號表示)，苯酚中碳原子的雜化軌道類型為______。

(3)FeCl3的熔點為306℃，沸點為315℃ FeCl3的晶體類型是______。FeSO4常作補鐵劑，SO42-的立體構型是_______。

(4)羰基鐵[Fe(CO)5]可用作催化劑、汽油抗爆劑等，1 mol Fe(CO)5分子中含σ鍵數目為_______，與CO互為等電子體的離子是__________(填化學式，寫一種)

(5)氮化鐵晶體的晶體結構示意圖如圖所示。該晶體中鐵、氮的微粒個數之比為______。

(6)氧化亞鐵晶體的晶胞如圖所示。已知：氧化亞鐵晶體的密度為ρg·cm-1，NA代表阿伏加德羅常數的值。在該晶胞中，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數目為_____；Fe2+與O2-的最短間距為_______ pm。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d5或[Ar] 3d5 N＞O＞S sp2 分子晶體 正四面體形 10NA CN- 或C22- 3∶1 12

【解析】

根據原子或離子的核外電子排布規律分析解答；根據等電子體的概念分析解答；用“均攤法”確定晶胞中所含微粒的個數。

(1) Fe原子核外有26個電子，核外電子排布為1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子失去4s能級2個電子和3d能級1個電子形成Fe3+，Fe3+電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar] 3d5；
故答案為1s22s22p63s23p63d5或[Ar] 3d5；

(2) 根據同周期同主族元素性質遞變規律判斷，由于同一周期由左向右元素原子的第一電離能呈遞增趨勢，但氮原子2p軌道為半充滿狀態，第一電離能比相鄰的元素都大，得N＞O；又由于同主族由上到下元素原子的第一電離能逐漸減小，得O＞S ，所以N、O、S三種元素的第一電離能從大到小的順序為N＞O＞S；苯環中的C形成3個σ鍵，無孤電子對，所以苯酚中碳原子的雜化軌道類型為sp2雜化；

故答案為：N>O>S，sp2雜化；

(3) FeCl3的熔點為306℃，沸點為315℃，熔沸點較低，所以 FeCl3的晶體類型是分子晶體； SO42-中S原子價層電子對=4+（6+2-4×2）=4，且不含孤電子對，所以其立體構型是正四面體，硫原子采取sp3雜化；

故答案為分子晶體，正四面體；

(4) 一個CO分子中含有一個σ鍵，Fe和CO形成配位鍵，配位鍵也是σ鍵，因此1molFe(CO)5分子中含有10molσ鍵；等電子體是指價電子數和原子數相同的分子、離子或原子團。與CO互為等電子體的離子可能是CN-或C22-；

故答案為10 ，CN-或C22-；

(5) 氮化鐵晶胞為六棱柱，頂點貢獻率為，棱點貢獻率為，面點貢獻率為，觀察晶胞知，12個鐵位于頂點，2個鐵位于面心，3個鐵位于體內，兩個氮原子位于體內，所以該晶胞中Fe原子個數為：12×+2×+3=6，N原子數為2，故該晶體中鐵、氮的微粒個數之比為6∶2=3∶1；

故答案為3∶1；

(6)根據晶胞圖可知，氧化亞鐵晶胞類似氯化鈉晶胞，棱上3個離子相切，晶胞參數等于相鄰兩個離子核間距的2倍；上、中、下三層各4個氧離子（共12個氧離子）與中心的氧離子緊鄰且等距離，所以，有12個Fe2+與Fe2+緊鄰且等距離；用“均攤法”，1個晶胞中含有Fe2+個數為：6×+8×=4，含有O2-個數為：12×+1=4，所以1個氧化亞鐵晶胞中含4個FeO，設Fe2+與O2-的最短間距為apm，根據密度關系： ，可得到。

故答案為12 ，。