Question

【題目】鐵是地球表面最豐富的金屬之一，其合金、化合物具有廣泛用途。

⑴Fe3+可以與SCN－、CN－、有機(jī)分子等形成配合物。基態(tài)Fe3+的電子排布式為______；與SCN－互為等電子體且為非極性分子的化學(xué)式為______。

⑵化合物FeCl3是棕色固體、易潮解、100℃左右時(shí)升華，它的晶體類型是______。

⑶普魯士藍(lán)俗稱鐵藍(lán)，結(jié)構(gòu)如圖甲所示（K+未畫出），平均每?jī)蓚�(gè)立方體中含有一個(gè)K+，該晶體的化學(xué)式為______。又知該晶體中鐵元素有＋2價(jià)和＋3價(jià)兩種，則Fe3+與Fe2+的個(gè)數(shù)比為______。

⑷在一定條件下鐵形成的晶體的基本結(jié)構(gòu)單元如圖乙和圖丙所示，則圖乙和圖丙的結(jié)構(gòu)中鐵原子的配位數(shù)之比為______，兩種晶體中空間利用率較高的是______。（填“圖乙”或“圖丙”）

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d5 CO2(或CS2) 分子晶體 KFe2(CN)6 1∶1 2∶3 圖丙

【解析】

（1）Fe元素原子失去4s能級(jí)2個(gè)電子及3d能級(jí)1個(gè)電子形成Fe3＋；

原子個(gè)數(shù)相等且價(jià)電子數(shù)相等的分子或離子為等電子體；

（2）分子晶體沸點(diǎn)比較低；

（3）利用均攤法確定離子個(gè)數(shù)之比，確定化學(xué)式；

（4）根據(jù)均攤法分別計(jì)算兩種晶體的配位數(shù)．面心立方密堆積空間利用率較高。

（1）Fe原子核外電子排布為：1s22s22p63s23p63d 64s2，Fe原子失去4s能級(jí)2個(gè)電子及3d能級(jí)1個(gè)電子形成Fe3＋，Fe3＋的核外電子排布為：1s22s22p63s23p63d5 或[Ar]3d5；

SCN－中含有3個(gè)原子，且其價(jià)電子數(shù)是16，與SCN－互為等電子體的一種分子為CO2(或CS2) ；

（2）化合物FeCl3是棕色固體、易潮解、100℃左右時(shí)升華，它的晶體類型是分子晶體；

（3）每隔一個(gè)立方體中心有一個(gè)鉀離子，所以一個(gè)晶胞中鉀離子個(gè)數(shù)=1÷2=0.5，該立方體中鐵原子個(gè)數(shù)=8×1/8=1，CN－位于每條棱中點(diǎn)，該立方體中含有CN－個(gè)數(shù)=12×1/4=3，所以平均化學(xué)式是K 0.5 Fe（CN）3，該晶體的化學(xué)式為 KFe2(CN)6,Fe平均化合價(jià)2.5，所以亞鐵離子與鐵離子之比是1：1；

（4）圖2中Fe位于體心和頂點(diǎn)，鐵的配位數(shù)為8，圖3中Fe位于頂點(diǎn)和面心，距離最近的為頂點(diǎn)和面心的鐵原子，有12個(gè)，所以配位數(shù)為12；則圖乙和圖丙的結(jié)構(gòu)中鐵原子的配位數(shù)之比為8:12=2:3；

立方體心堆積晶胞, 因此晶胞的大小可以用等徑圓球的半徑r表示出來, 即晶胞的邊長(zhǎng)a與r的關(guān)系為: ，該晶胞中有2個(gè)圓球，堆積用圓球半徑r表示的晶胞體積為:

立方面心堆積晶胞, 晶胞的大小可以用等徑圓球的半徑r表示出來, 即晶胞的邊長(zhǎng)a與r的關(guān)系為: ，該晶胞中有4個(gè)圓球，堆積用圓球半徑r表示的晶胞體積為:

兩種晶體中空間利用率較高的是圖丙。