Question

【題目】補(bǔ)鐵劑常用于防治缺鐵性貧血，其有效成分一般為硫酸亞鐵、琥珀酸亞鐵、富馬酸亞鐵和乳酸亞鐵等。回答下列問題：

（1）能表示能量最低的亞鐵離子的電子排布式是_________（填標(biāo)號）。

a.[Ar]3d54s2 b.[Ar]3d54s1 c.[Ar]3d64s2 d.[Ar]3d6

（2）琥珀酸即丁二酸(HOOCCH2CH2COOH)，在琥珀酸分子中電負(fù)性最大的原子是_____，碳原子的雜化方式是______；琥珀酸亞鐵中存在配位鍵，在該配位鍵中配位原子是____，中心原子是____。

（3）富馬酸和馬來酸互為順反異構(gòu)體，其電離常數(shù)如下表：

請從氫鍵的角度解釋富馬酸兩級電離常數(shù)差別較小，而馬來酸兩級電離常數(shù)差別較大的原因：____。

（4）β-硫酸亞鐵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其晶胞參數(shù)為a= 870 pm、b=680 pm、c=479 pm，α=β=γ=90°，Fe2+占據(jù)晶胞頂點(diǎn)、棱心、面心和體心。在該晶胞中，硫酸根離子在空間上有____種空間取向，晶胞體內(nèi)硫酸根離子的個數(shù)是____，鐵原子周圍最近的氧原子的個數(shù)為____；設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體的密度是____ g·cm-3（列出計算表達(dá)式）。

Answer 1

【答案】d O sp2、sp3 O Fe 馬來酸中存在分子內(nèi)氫鍵，提高了羧基的離子性，有利于酸性電離，因此馬來酸電離主要以第一步電離為主 2 2 6

【解析】

（1）絕大多數(shù)過渡元素中，同一元素的價態(tài)變化是連續(xù)的，因?yàn)?/span>(n-1)d和ns軌道的能量相差不大，可以逐個失去s電子和d電子造成氧化態(tài)的連續(xù)變化�；鶓B(tài)鐵原子核外電子排布式為［Ar］3d64s2，失去4s2變成亞鐵離子，由此可得正確答案；

（2）同一周期，隨著原子序數(shù)的增加，元素的電負(fù)性逐漸增大。C、O為同周期元素，H的電負(fù)性最小，由此可判斷C、H、O的電負(fù)性的大小。根據(jù)中心原子的孤對電子數(shù)以及與中心原子相連的原子個數(shù)來判斷分子中原子的雜化方式，可分析出丁二酸中C原子的雜化方式。琥珀酸亞鐵中O原子有孤電子對，亞鐵離子中存在空軌道，根據(jù)配合物中中心原子提供空軌道，配位原子必須是含有孤對電子的原子，可以判斷出琥珀酸亞鐵中配位原子和中心原子。

（3）在馬來酸分子中，O原子吸引電子的能力較強(qiáng)，H-O共用電子對偏向O原子，從而提高了羧基的離子性，據(jù)此分析。

（4）利用“均攤法”計算晶胞擁有的粒子數(shù)目，根據(jù)公式xM=ρa3NA求算晶胞的密度。

（1）基態(tài)鐵原子核外電子排布式為［Ar］3d64s2，失去2個電子后變?yōu)閬嗚F離子，基態(tài)亞鐵離子核外電子排布式為［Ar］3d6，故能表示能量最低的亞鐵離子的電子排布式為d。答案為：d；

（2）H、C、O中H元素的電負(fù)性最小，C、O為同周期元素，原子序數(shù)越大，電負(fù)性越大，因此電負(fù)性最大的是O；C原子連接4個原子形成共價鍵時，C原子采用sp3雜化，C原子連接3個原子形成共價鍵時，C原子采用sp2雜化。因此丁二酸中C原子的雜化方式為sp2、sp3雜化。丁二酸中只有O原子有孤電子對，亞鐵離子中存在空軌道，故琥珀酸亞鐵的配位鍵中配位原子為O原子，中心原子為Fe原子。答案為：O；sp2、sp3；O；Fe；

（3）馬來酸存在分子內(nèi)氫鍵，提高了羧基的離子性，有利于酸性電離，因此一級電離較為容易，而剩余部分因?yàn)樾纬闪朔肿觾?nèi)氫鍵而很穩(wěn)定，相對難易電離，因此馬來酸電離主要以第一步電離為主。答案為：馬來酸中存在分子內(nèi)氫鍵，提高了羧基的離子性，有利于酸性電離，因此馬來酸電離主要以第一步電離為主；

（4）分析晶胞結(jié)構(gòu)，可知硫酸根離子在空間上的取向有2種：，β-硫酸亞鐵的化學(xué)式為FeSO4，晶胞中含有亞鐵離子數(shù)目為，則晶胞中所含硫酸根離子數(shù)目也為4，從晶胞示意圖中可以發(fā)現(xiàn)有6個硫酸根離子，其中4個位于面上。故晶胞體內(nèi)有2個硫酸根離子；以體心的亞鐵離子為研究對象，每個硫酸根中均有一個氧原子離鐵原子最近，亞鐵離子周圍最近的氧原子的個數(shù)為6；該晶胞的密度為：。答案為：2；2；6；。