Question

【題目】鐵被譽(yù)為“第一金屬”，鐵及其化合物在生活中有廣泛應(yīng)用。

(1)基態(tài)Fe3+的電子排布式為_________________。

(2)實(shí)驗(yàn)室用KSCN溶液、苯酚()檢驗(yàn)Fe3+。N、O、S的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/span>______(用元素符號(hào)表示)，苯酚中碳原子的雜化軌道類型為_______。

(3)FeCl3的熔點(diǎn)為306℃，沸點(diǎn)為315℃。FeCl3的晶體類型是________。FeSO4常作補(bǔ)鐵劑，SO42-的立體構(gòu)型是__________。

(4)羰基鐵[Fe(CO)5]可用作催化劑、汽油抗暴劑等。1 mol Fe(CO)5分子中含________molσ鍵，與CO互為等電子體的離子是__________(填化學(xué)式，寫一種)。

(5)氮化鐵晶體的晶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。該晶體中鐵、氮的微粒個(gè)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-3，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-的最短核間距為___________pm。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 N>O>S sp2 分子晶體 正四面體形 10 CN-或C22- 3:1 12 ×1010

【解析】

（1）鐵為26號(hào)元素，電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，失去4s能級(jí)上的2個(gè)電子，形成Fe2+，再失去3d能級(jí)上的1個(gè)電子后形成Fe3+；

（2）同周期從左向右第一電離能逐漸增大，同主族從上到下第一電離能逐漸減小；苯酚可看成分子中的一個(gè)氫原子被羥基取代，苯和苯酚均為平面結(jié)構(gòu)，碳原子均為sp2雜化；

（3）分子晶體熔沸點(diǎn)較低且熔融狀態(tài)不導(dǎo)電；根據(jù)SO42-中心原子含有的共價(jià)鍵個(gè)數(shù)與孤電子對(duì)數(shù)之和確定空間構(gòu)型；

（4）配合物中碳原子不存在孤電子對(duì)，σ鍵由2個(gè)，即1個(gè)Fe(CO)5中含有10個(gè)σ鍵；原子數(shù)目相等，價(jià)電子總數(shù)相等的微粒為等電子體；

（5）氮化鐵晶體為六棱柱，頂點(diǎn)為6個(gè)晶胞共有，面心的點(diǎn)為2個(gè)晶胞共有，晶胞中12個(gè)鐵原子位于頂點(diǎn)，2個(gè)鐵原子位于面心，3個(gè)鐵原子位于內(nèi)部，2個(gè)氮原子位于內(nèi)部，因此據(jù)此可計(jì)算微粒個(gè)數(shù)比；

（6）以Fe2+頂點(diǎn)研究，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+處于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)面為2個(gè)晶胞共用；Fe2+與O2-的最短核間距等于晶胞棱長(zhǎng)的，均攤法計(jì)算晶胞中Fe2+與O2-的離子數(shù)目，計(jì)算出晶胞的質(zhì)量，與密度公式結(jié)合進(jìn)行計(jì)算。

（1）鐵原子失去4s能級(jí)上的2個(gè)電子和3d能級(jí)上的1個(gè)電子后形成Fe3+，因此基態(tài)Fe3+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5；

（2）同主族從上到下第一電離能逐漸減小，即第一電離能O>S，同周期從左向右第一電離能逐漸增大，但氮元素2p能級(jí)處于半滿的穩(wěn)定狀態(tài)，能量低，因此第一電離能N>O，所以第一電離能N>O>S；苯酚可看成分子中的一個(gè)氫原子被羥基取代，苯和苯酚均為平面結(jié)構(gòu)，碳原子均為sp2雜化

（3）FeCl3的熔點(diǎn)為306℃，沸點(diǎn)為315℃，熔沸點(diǎn)較低，屬于分子晶體；SO42-中心S原子的σ鍵電子對(duì)數(shù)為4，中心原子孤電子對(duì)數(shù)為0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，立體構(gòu)型為正四面體形；

（4）配合物中碳原子不存在孤電子對(duì)，σ鍵由2個(gè)，即1個(gè)Fe(CO)5中含有10個(gè)σ鍵，那么1 mol Fe(CO)5分子中含10molσ鍵；原子數(shù)目相等，價(jià)電子總數(shù)相等的微粒為等電子體，與CO互為等電子體的離子有CN-或者C22-；

（5）氮化鐵晶體為六棱柱，頂點(diǎn)為6個(gè)晶胞共有，面心的點(diǎn)為2個(gè)晶胞共有，晶胞中12個(gè)鐵原子位于頂點(diǎn)，2個(gè)鐵原子位于面心，3個(gè)鐵原子位于內(nèi)部，2個(gè)氮原子位于內(nèi)部，因此晶胞中含有鐵微粒12×+2×+3=6，氮微粒的個(gè)數(shù)為2，所以鐵、氮的微粒個(gè)數(shù)之比為6:2=3:1；

（6）以Fe2+頂點(diǎn)研究，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+處于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)面為2個(gè)晶胞共用，因此與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數(shù)目為=12個(gè)；晶胞中Fe2+共8×+6×=4，O2-的數(shù)目為1+12×=4，晶胞的質(zhì)量為，Fe2+與O2-的最短核間距等于晶胞棱長(zhǎng)的，設(shè)最短距離為xpm，則晶胞的棱長(zhǎng)為2xpm，那么=ρ(2x×10-10)3，解得x=×1010pm。