Question

【化學(xué)-選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】
圖甲所示為血紅蛋白和肌紅蛋白的活性部分--血紅素的結(jié)構(gòu)．

回答下列問題：
（1）血紅素中含有C、H、O、N、Fe五種元素，C、H、N、O四種元素的電負(fù)性由小到大的順序是

 

，寫出基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布圖

 

．
（2）血紅素中兩種N原子的雜化方式分別為

 

、

 

．在圖乙的方框內(nèi)用“→”標(biāo)出Fe²⁺的配位鍵．（請(qǐng)考生自行在答題卡上先繪制圖乙并在其上標(biāo)出Fe²⁺的配位鍵）
（3）鐵有δ、γ、α三種同素異形體，其對(duì)應(yīng)的晶胞分別如下圖所示，其中γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為

 

，δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為

 

；
若Fe的原子半徑為r，則在δ-Fe晶胞中用r表示出這種堆積模型的空間利用率為

 

．（列式表示，不需化簡）
與δ-Fe 具有相同堆積方式的金屬還有

 

（填元素符號(hào)）．

Answer 1

考點(diǎn)：元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,原子核外電子排布,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,晶胞的計(jì)算,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)元素周期表電負(fù)性的遞變規(guī)律比較電負(fù)性強(qiáng)弱；結(jié)合能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則書寫電子排布圖； 
（2）根據(jù)N原子的價(jià)電子排布式2s²2p³，若N原子形成3個(gè)共價(jià)鍵，則氮原子周圍還有一對(duì)孤對(duì)電子，即此時(shí)無配位鍵，該氮原子為sp³雜化，如NH₃．若N原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，則必有一個(gè)是配位鍵，若還存在雙鍵（雙鍵視為單鍵），則該氮原子為sp²雜化，如本題中的，若都為單鍵，則該氮原子為sp³雜化；
（3）利用均攤法計(jì)算晶胞的結(jié)構(gòu)；

解答： 解：（1）同周期元素從左到右元素的電負(fù)性逐漸增大，則有電負(fù)性C＜N＜O，H的電負(fù)性最小，
故有：H＜C＜N＜O，基態(tài)Fe原子的核外價(jià)電子排布式為[Ar]3d⁶4S²，則基態(tài)Fe原子的核外價(jià)電子排布圖為；
故答案為：H＜C＜N＜O；；
（2）根據(jù)N原子的價(jià)電子排布式2s²2p³，若N原子形成3個(gè)共價(jià)鍵，則氮原子周圍還有一對(duì)孤對(duì)電子，即此時(shí)無配位鍵，該氮原子為sp³雜化，如NH₃．若N原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，則必有一個(gè)是配位鍵，若還存在雙鍵（雙鍵視為單鍵），則該氮原子為sp²雜化，如本題中的，若都為單鍵，則該氮原子為sp³雜化，如NH₄⁺，
故答案為：sp²、sp³；；
（3）γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為8×

1

8

+6×

1

2

=4，δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)分別為8、6，則配位數(shù)之比為8：6=4：3，δ晶胞為體心立方（堆積），體心立方中含有1+8×

1

8

=2；晶胞中鐵原子的體積為：2×

4

3

×π×r3，體心立方中，體對(duì)角線上為三個(gè)鐵原子相切，則體對(duì)角線為4r，晶胞邊長為：

4

3

r=

4 3

3

r，晶胞體積為：(

4 3

3

r)3，空間利用率為：

2× 4 3 ×π×r3

( 4 3 r 3 )3

×100%，與Na、K、具有相同堆積方式，
故答案為：4；4：3；

2× 4 3 ×π×r3

( 4 3 r 3 )3

×100%；Na、K；

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及電負(fù)性、電子排布圖、配位鍵、雜化方式以及晶胞的計(jì)算等問題，題目難度較大，易錯(cuò)點(diǎn)為（3）．注意利用均攤法計(jì)算晶胞．