Question

【題目】鐵被稱為“第一金屬”，鐵及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛用途。

（1）鐵原子外圍電子軌道表示式為____________________，鐵原子核外電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用_________攝取鐵元素的原子光譜。

（2）FeCoOx是一種新型光電催化劑。第四電離能大小關(guān)系是I4(Co)____I4(Fe)（填“>”或“<” ) ，原因是_____________。

（3）二茂鐵[(C5H5)2Fe]可用作火箭燃料添加劑、汽油抗爆劑。二茂鐵熔點(diǎn)172℃，沸點(diǎn)249 ℃，易升華，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，它屬于_____________晶體。

（4）環(huán)戊二烯（C5H6）結(jié)構(gòu)如圖（a），可用于制二茂鐵。環(huán)戊二烯中碳原子的雜化方式為________。分子中的大π鍵可用符號(hào)表示，其m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)，環(huán)戊二烯負(fù)離子（C5H5―）結(jié)構(gòu)如圖(b)，其中的大π鍵可以表示為_________________。

（5）某普魯士藍(lán)類配合物可作為新型鈉離子電池電極材料。它由Na+、Ni2+、Fe3+和CN―構(gòu)成，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖(c)。該物質(zhì)中，不存在________（填標(biāo)號(hào)）。A．離子鍵 B． σ鍵 C． π鍵 D． 氫鍵 E． 金屬鍵

（6）該晶胞中Fe3+采用的堆積方式與_______（選填Po、Na、Mg、Cu）相同，單個(gè)晶胞的配位空隙中共容納_____個(gè) Na+。

Answer 1

【答案】 光譜儀 < 鐵失去的是處于半充滿狀態(tài)的3d5的一個(gè)電子，相對(duì)較難；鈷失去3d6上的一個(gè)電子后形成穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)，相對(duì)容易 分子 sp2 sp3 DE Cu 4

【解析】

（1）鐵原子序數(shù)為26，由構(gòu)造原理可知，鐵原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6 4s2，外圍電子排布式為3d64s2，據(jù)此寫出軌道表示式；

核外電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，形成光譜，可以用光譜儀獲取原子光譜；

（2）Co原子序數(shù)為27，Co3+核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6、Fe3+核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，為半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，失去電子較難，需要較高能量，據(jù)此分析解答；
（3）根據(jù)該晶體的物理性質(zhì)分析判斷晶體類型；

（4）根據(jù)環(huán)戊二烯（C5H6）的結(jié)構(gòu)式、結(jié)合C原子四鍵規(guī)律分析C原子的雜化類型；由環(huán)戊二烯負(fù)離子（C5H5-）結(jié)構(gòu)圖可知，環(huán)戊二烯負(fù)離子，由兩個(gè)雙鍵和一個(gè)負(fù)電荷組成環(huán)狀共軛體系，π電子數(shù)是6，即六個(gè)π電子，據(jù)此寫出大π鍵符號(hào)；

（5）分析構(gòu)成普魯士藍(lán)類配合物的粒子可知，該物質(zhì)是離子化合物，含有CN-，CN-中存在C≡N三鍵；

（6）抽出晶胞中Fe3+和CN-可知，晶胞中Ni2+位于體心和棱心位置，配位數(shù)是12，晶胞中含有Ni2+數(shù)目為12×+1=4，是面心立方最密堆積，類似于Cu晶胞；晶胞中Fe3+的數(shù)目為8×+6×=4，CN-的數(shù)目為24×+24×+6=24，結(jié)合化合物中陰陽(yáng)離子電荷數(shù)相等推斷Na+的數(shù)目。

鐵原子序數(shù)為26,核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6 4s2，外圍電子排布式3d6 4s2，外圍電子軌道排布式為；核外電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，形成光譜，可以用光譜儀獲取原子光譜，

故答案為：；光譜儀；

(2)Co3+核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，不是特殊結(jié)構(gòu)，失去一個(gè)電子形成1s22s22p63s23p63d5結(jié)構(gòu)需要能量不大，Fe3+核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，是半充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，再失去一個(gè)電子形成不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要較高能量，所以I4(Co)<I4(Fe)，

故答案為：<；鐵離子失去處于半充滿3d5的一個(gè)電子，相對(duì)困難，鈷離子失去3d6上的一個(gè)電子形成較穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)，相對(duì)容易；

(3)二茂鐵晶體熔沸點(diǎn)不高、易升華、易溶于有機(jī)溶劑，符合分子晶體特征，所以該晶體為分子晶體，

故答案為：分子；

(4)由環(huán)戊二烯(C5H6)的結(jié)構(gòu)式可知，環(huán)戊二烯中有4個(gè)C原子形成有C=C雙鍵，1個(gè)C原子含有4個(gè)CH單鍵，即有兩種C原子，所以雜化類型為sp2和sp3；由環(huán)戊二烯負(fù)離子(C5H5)結(jié)構(gòu)圖可知，環(huán)戊二烯負(fù)離子，由兩個(gè)雙鍵和一個(gè)負(fù)電荷組成環(huán)狀共軛體系，π電子數(shù)是6，即形成5個(gè)碳原子、6個(gè)π電子的大π鍵，符號(hào)為，

故答案為：sp2、sp3；；

(5)普魯士藍(lán)類配合物由Na+、Ni2+、Fe3+和CN構(gòu)成，是離子化合物，存在離子鍵，含有CN，CN中存在C≡N三鍵，一個(gè)C≡N由1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵組成，化合物中不存在氫鍵和金屬鍵，

故答案為：DE；

(6)抽出晶胞中Fe3+和CN可知,晶胞中Ni2+位于體心和棱心位置,配位數(shù)是12,晶胞中含有Ni2+數(shù)目為12×+1=4，為面心立方最密堆積，類似于Cu晶胞；晶胞中Fe3+的數(shù)目為8×+6×=4，CN的數(shù)目為24×+24×+6=24，化學(xué)式為NaxNi4Fe4(CN)24，由于化合物中陰陽(yáng)離子電荷數(shù)相等，x+4×2+4×3=24×1，解得x=4。即單個(gè)晶胞的配位空隙中共容納Na+的數(shù)目為4，

故答案為：Cu；4。