Question

如圖①所示為血紅蛋白和肌紅蛋白的活性部分--血紅素的結構式．

回答下列問題：
（1）已知鐵是26號元素，寫出Fe的價層電子排布式

 

；在元素周期表中，該元素在

 

區(qū)（填“s”、“p”、“d”、“f”或“ds”）．
（2）血紅素中含有C、H、O、N、Fe五種元素，C、N、O三種元素的第一電離能由小到大的順序是

 

； 血紅素中N原子的雜化方式為

 

；請在如圖②的方框內用“→”標出Fe²⁺的配位鍵 （如果考生選做此題，請自行將圖②畫在答題卡上）．
（3）Fe原子或離子能與一些分子或離子形成配合物．Fe（CO）₅是一種常見含Fe配合物，可代替四乙基鉛作為汽油的抗爆震劑，其配體是CO分子．寫出CO的一種常見等電子體分子的結構式

 

；兩者相比較，沸點較高的是

 

（填分子式）．Fe（CO）₅在一定條件下發(fā)生分解反應：Fe（CO）₅（s）═Fe（s）+5CO（g）反應過程中，斷裂的化學鍵只有配位鍵，形成的化學鍵類型是

 

．
（4）鐵有α、γ、δ三種同素異形體，其晶胞如圖所示，在三種晶體中最鄰近的鐵原子間距離相同．圖2晶胞中所含有的鐵原子數為

 

，圖1和圖3中，鐵原子配位數之比為

 

．

Answer 1

考點：原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,元素電離能、電負性的含義及應用,化學鍵,配合物的成鍵情況,“等電子原理”的應用,晶胞的計算

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）根據構造原理寫出基態(tài)鐵原子核外電子排布式，根據Fe在周期表中的位置判斷；
（2）同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而增大，但第五主族元素的第一電離能大于第六主族元素的；根據每個N原子含有的σ 鍵個數與孤電子對數之和判斷其雜化方式；配位鍵由提供孤電子對的原子指向提供空軌道的原子；
（3）由等電子體定義可知CO的一種常見等電子體為氮氣，CO為極性分子熔點高；斷裂配位鍵后，配體變?yōu)镃O，中心原子結合成金屬晶體；
（4）利用均攤法計算γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數；先判斷δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數，再計算其比值．

解答： 解：（1）鐵是26號元素，其原子核外有26個電子，根據構造原理其核外電子排布式為[Ar]3d⁶4s²，則價層電子排布式為3d⁶4s²，Fe屬于第VIII族元素，在周期表中屬于d區(qū)元素，故答案為：3d⁶4s²；d；
（2）同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而增大，但第五主族元素的第一電離能大于第六主族元素的，所以C、N、O三種元素的第一電離能由小到大的順序是C、O、N；血紅素中N原子有的含有3個σ 鍵和一個孤電子對，屬于sp³雜化；有的含有3個σ 鍵，屬于sp² 雜化方式；配位鍵由提供孤電子對的原子指向提供空軌道的原子，Fe²⁺的配位鍵為；
故答案為：C、O、N；sp² sp³；；
（3）CO的等電子體為氮氣，氮氣的結構式為N≡N，對于相對分子質量相等的分子晶體而言，極性分子沸點高，CO為極性分子，氮氣為非極性分子，CO的沸點高；此配體的中心原子為金屬原子，由于斷裂的是中心原子和配體之間的配位鍵，所以斷裂后配體形成CO，中心原子間形成金屬鍵成為金屬晶體；
故答案為：N≡N；CO；金屬鍵；
（4）該晶胞中頂點上含有的原子數=

1

8

，面心上含有的原子數=

1

2

，所以一個晶胞中含有4個原子；δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數分別是8個和6個，所以δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數之比是4：3，故答案為：4；4：3．

點評：本題涉及的基態(tài)電子排布式、第一電離能的比較、配位鍵、晶胞的計算等，題目涉及的知識點較多，側重于基礎知識的應用的考查，難度中等，注意會運用均攤法計算晶胞中含有的原子個數，明確同一周期中元素的第一電離能的反�，F象是解（2）題的關鍵．