Question

【題目】鐵、鈷、鎳具有相似的性質(zhì)，在化學(xué)上稱為鐵系元素�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

(1)LiCoO2、 LiFePO4常用作鋰離子電池的正極材料。

基態(tài)Co原子核外電子排布式為___________________，第四電離能I4(Co) _________I4(Fe)(填“>”或“<”)，PO43－的空間構(gòu)型為___________________。

(2)鐵系元素能與CO形成Fe(CO)5、Ni(CO)4等金屬羰基配合物。在CO分子中，σ鍵與π鍵數(shù)目之比為_________。

(3)鐵與K2O、(環(huán)戊二烯)在隔絕空氣條件下共熱可制得二茂鐵[Fe(C5H5)2]。在環(huán)戊二烯中，配體配位數(shù)為 ________。二茂鐵熔點(diǎn)為446K，不溶于水，易溶于乙醚、苯、乙醇等有機(jī)溶劑，373K即升華；從各種性質(zhì)看，都表明它是典型的_________晶體。

(4)與鐵同周期的另一種元素鈷(Co)可形成分子式均為Co(NH3)5BrSO4的兩種配合物，其中一種，往其溶液中加BaCl2溶液時(shí)，有白色沉淀；加入AgNO3溶液時(shí)，沒(méi)有沉淀生成；加入氫氧化鈉溶液時(shí)，無(wú)氣體生成。則此種配合物的化學(xué)式為 _________________________。

(5)鐵單質(zhì)的堆積方式有兩種，其剖面圖分別如圖a、b所示。

在圖a所示堆積方式里鐵原子的堆積方式為___________________________。

在圖b所示堆積方式里鐵原子的總體積占晶體體積的比例為（空間利用率）_________。

Answer 1

【答案】[Ar]3d74s2 ＜ 正四面體 1：2 3 分子 [Co(NH3)5Br]SO4 體心立方堆積

【解析】

（1）Co為27號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造原理寫(xiě)出原子核外電子排布式；

Co3＋核外電子排布為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)3d6、較易失去電子，Fe3＋核外電子排布為半滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)3d5，較難失電子，由此比較第4電離能；

PO43－中P原子孤電子對(duì)數(shù)為0、σ鍵數(shù)目為4，由此確定空間構(gòu)型；

（2）價(jià)電子數(shù)和原子數(shù)相等的粒子互為等電子體；CO與N2的結(jié)構(gòu)相似，σ鍵、π鍵數(shù)分別為1、2；

（3）在環(huán)戊二烯中有4個(gè)C原子為sp2雜化，1個(gè)C原子為sp3雜化，C5H5 - 五個(gè)C拿出5個(gè)電子再加上負(fù)離子一個(gè)電子，所以一共有六個(gè)電子，配位數(shù)為3；二茂鐵的熔點(diǎn)不高、溶解性情況包括能升華等性質(zhì)與分子晶體相似；即二茂鐵由分子構(gòu)成，是共價(jià)化合物，屬于分子晶體；

（4）根據(jù)配合物的性質(zhì)確定其內(nèi)界和外界；

（5）圖a晶胞為體心立方堆積，設(shè)晶胞棱長(zhǎng)為x，則4rpm= x，求出x；

圖b晶胞為面心立方最密堆積，設(shè)b晶胞棱長(zhǎng)為y，Fe原子半徑為R，4R=y，再結(jié)合球體積公式計(jì)算。

（1）Co為27號(hào)元素，原子核外電子排布式為[Ar]3d74s2；

Co3＋核外電子排布為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)3d6、較易失去電子，第四電離能較��；而Fe3＋核外電子排布為半滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)3d5，較難失電子，所以第4電離能較大；

PO43－中P原子孤電子對(duì)數(shù)為0、σ鍵數(shù)目為4，所以PO43－的空間構(gòu)型為正四面體；

故答案為：[Ar]3d74s2，＜，正四面體；

（2）CO的價(jià)電子數(shù)為（4+6）=10，原子數(shù)為2，N2的價(jià)電子數(shù)為10=5×2，所以CO的等電子體為N2 等；CO與N2的結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)N2的結(jié)構(gòu)式N≡N可知，CO分子中含有一個(gè)σ鍵、兩個(gè)π鍵數(shù)，所以在CO分子中，σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1：2；

故答案為：1：2；

（3）在環(huán)戊二烯中有4個(gè)C原子為sp2雜化，1個(gè)C原子為sp3雜化，C5H5 - 五個(gè)C拿出5個(gè)電子再加上負(fù)離子一個(gè)電子，所以一共有六個(gè)電子，配位數(shù)為3；根據(jù)二茂鐵的熔點(diǎn)不高、溶解性情況、能升華等性質(zhì)與分子晶體相似，即二茂鐵由分子構(gòu)成，是共價(jià)化合物，屬于分子晶體；

故答案為：3；分子；

（4）與鐵同周期的另一種元素鈷(Co)可形成分子式均為Co(NH3)5BrSO4的兩種配合物，其中一種，往其溶液中加BaCl2溶液時(shí)，有白色沉淀，說(shuō)明硫酸根離子在處界；加入AgNO3溶液時(shí)，沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明Br在內(nèi)界；加入氫氧化鈉溶液時(shí)，無(wú)氣體生成，說(shuō)明氨在內(nèi)界。則此種配合物的化學(xué)式為[Co(NH3)5Br]SO4，故答案為：[Co(NH3)5Br]SO4；

（5）圖a晶胞為體心立方堆積，設(shè)圖a晶胞棱長(zhǎng)為x，4rpm=x，x= r×10-10cm；

設(shè)圖b晶胞棱長(zhǎng)為y，Fe原子半徑為R，晶胞中Fe數(shù)目為8×+6×=4，4R=y，R=，球體積V=πR3=π×()3，原子的總體積占晶體體積的比例= ×100%= ；

故答案為：體心立方堆積；。