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

(1)基態(tài)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)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(shù)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1所示。該晶體中鐵、氮的微粒個數(shù)之比為______。

(6)氧化亞鐵晶體的晶胞如圖2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(shù)的值。在該晶胞中，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數(shù)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】

(1)鐵原子序數(shù)為26，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，失去4s能級上2個電子、3d能級上1個電子生成Fe3+；

(2)根據(jù)同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大呈增大趨勢，同一主族元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而減小，結合半充滿和全充滿較為穩(wěn)定分析判斷；苯酚為苯上的一個H原子被-OH取代而成，苯和苯酚均為平面結構，據(jù)此分析判斷碳原子的雜化方式；

(3)分子晶體熔沸點較低且熔融不導電，據(jù)此判斷晶體類型；根據(jù)SO42-中心原子含有的共價鍵個數(shù)與孤電子對個數(shù)之和確定其空間構型和雜化方式；

(4)Fe與CO形成5個配位鍵，屬于σ鍵，CO分子中形成1個σ鍵；原子數(shù)目相等、價電子總數(shù)相等的微粒互為等電子體；

(5)根據(jù)均攤法分析計算計算鐵、氮的微粒個數(shù)之比；

(6)依據(jù)圖2可知，上、中、下三層各有4個氧離子與中心的氧離子緊鄰且等距離，而氧化亞鐵中氧離子、亞鐵離子個數(shù)比為1∶1，所以有12個二價鐵離子與二價鐵離子相鄰且等距離；根據(jù)均攤法計算晶胞中二價鐵離子、氧離子數(shù)目，依據(jù)氧化亞鐵晶體的密度計算Fe2+與O2-最短核間距。

(1)鐵原子失去4s能級上2個電子、3d能級上1個電子生成Fe3+，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，簡化的電子排布式為[Ar]3d5；故答案為：1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5；

(2)同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大呈增大趨勢，同一主族元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而減小即第一電離能O＞S，氮元素2p能級處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量低，氮元素的第一電離能高于同周期相鄰元素第一電離能，所以第一電離能N＞O＞S；苯酚為苯上的一個H原子被-OH取代而成，苯和苯酚均為平面結構，C原子采取sp2雜化，故答案為：N＞O＞S；sp2；

(3)FeCl3的熔點為306℃，沸點為315℃，據(jù)此可知氯化鐵熔沸點較低，則氯化鐵屬于分子晶體；SO42-離子中S原子的價層電子對數(shù)=4+=4，即含有4個σ鍵、沒有孤電子對，所以其VSEPR模型和立體構型均是正四面體，故答案為：分子晶體；正四面體形；

(4)Fe與CO形成5個配位鍵，屬于σ鍵，CO分子中形成1個σ鍵，故Fe(CO)5分子含有10個σ鍵，則1molFe(CO)5分子中含10molσ鍵；原子數(shù)目相等、價電子總數(shù)相等的微�；�為等電子體，與CO互為等電子體的離子有CN-、C22-等，故答案為：10 NA；CN-或C22-；

(5)氮化鐵晶體為六棱柱：頂點貢獻率為，面點貢獻率為，依據(jù)晶胞結構可知，12個鐵原子位于頂點，2個鐵原子位于面心，3個鐵原子位于體內(nèi)，2個氮原子位于體內(nèi)，1個晶胞含有鐵微粒數(shù)為：12×+2×+3=6、含氮原子數(shù)為2，所以該晶體中鐵、氮的微粒個數(shù)之比為6∶2=3∶1，故答案為：3∶1；

(6)依據(jù)圖2可知，上、中、下三層各有4個氧離子與中心的氧離子緊鄰且等距離，而氧化亞鐵中氧離子、亞鐵離子個數(shù)比為1∶1，所以有12個二價鐵離子與二價鐵離子相鄰且等距離；1個氧化亞鐵晶胞含有亞鐵離子數(shù)目為：8×+6×=4，含有氧離子數(shù)目為：12×+1=4，所以1個氧化亞鐵晶胞含有4個“FeO”微粒，晶胞質(zhì)量m=g，設Fe2+與O2-最短核間距為xpm，則晶胞邊長為2xpm，晶胞體積V=(2x×10-10)3cm3，氧化亞鐵晶體的密度ρ==，解得x=×1010，故答案為：12；×1010。