Question

【題目】鋁、鐵在生活、生產中有著廣泛的用途，請回答下列問題。

(1) Fe2+的最外層電子排布式____________。元素Fe與Mn的第三電離能分別為I3(Fe)、I3(Mn)，則I3(Fe)______I3(Mn)(填“>”、“<")。

(2)氣態(tài)氯化鋁的分子組成為(AlCl3)2，其中Al、Cl均達8e-穩(wěn)定結構，Al原子的雜化方式為__________。根據(jù)等電子原理，AlO2-的空間構型為_____。

(3) Fe(CO)5的熔點為-20 ℃，沸點為103 ℃，易溶于乙醚，其晶體類型為______，

(4) 科學家們發(fā)現(xiàn)某些含鐵的物質可催化尿素合成肼(N2H4)，沸點：N2H4>C2H6的主要原因為______________________。

(5) FeO晶體的晶胞如圖所示，己知：FeO晶體的密度為ρ g/cm3，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-最短核間距為______pm(用ρ和NA表示)。

Answer 1

【答案】3s23p63d6 ＜ sp3 直線形 分子晶體 前者可形成分子間氫鍵，后者只有范德華力 12

【解析】

（1）核外電子排布按能級順序排布，在化學反應中失去電子按從最外層到次外層依次失去；根據(jù)價電子排布式分析點電離能的大��；

（2）根據(jù)σ鍵電子對數(shù)和孤電子對數(shù)判斷雜化方式；用替代法分析等電子體；

（3）結合晶體類型與性質的關系作答；

（4）根據(jù)晶體類型和沸點高低的比較作答；

（5）根據(jù)晶胞示意圖可知，亞鐵離子位于晶胞的頂點和面心，O2-離子位于晶胞的棱上和體心，結合ρ=計算。

（1）基態(tài)Fe原子的核外電子排布式為[Ar]3d64s2，原子失去電子從最外層到次外層依次失去，則Fe2+的最外層電子排布式為3s23p63d6；鐵元素失去的第三個電子是3d6上的電子，而3d6容易失去一個電子形成比較穩(wěn)定的3d5半滿狀態(tài)，而Mn的價電子排布式為3d53s2，失去的第三個電子是3d5上的電子，這是比較穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)，所以難失去，故I3(Fe) ＜I3(Mn)。

（2）根據(jù)氣態(tài)氯化鋁的分子組成為(AlCl3)2，要使每個原子都達到8e-穩(wěn)定結構，Al除了與三個Cl形成三個共價單鍵外，還要由Cl提供一個配位鍵，所以需要采取sp3雜化方式形成四個等價的共價鍵；AlO2-中含有16個價電子、3個原子，與CO2所含的原子總數(shù)、價電子總數(shù)都相同，CO2的空間構型為直線形，根據(jù)等電子原理，AlO2-的空間構型為直線形。

（3）根據(jù)Fe(CO)5熔沸點低、易溶于有機溶劑的物理性質，可判斷其為分子晶體。

（4）在N2H4分子中存在N—H鍵，所以能夠在分子間形成氫鍵，而C2H6分子只有范德華力，故前者沸點高于后者。

（5）由該晶胞結構可知，Fe2+緊鄰的Fe2+的最短距離為面對角線的，以面心Fe2+為研究對象，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數(shù)目為12個；該晶體中含有的Fe2+的個數(shù)為，O2-的個數(shù)為，即含有4個“FeO”，所以該晶胞的質量為，則晶胞的邊長為，而Fe2+與O2-最短核間距為邊長的一半，即。