Question

【題目】鐵及其氧化物是日常生活生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的材料。請(qǐng)回答下列問題:

（1）基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布圖為_______

（2）鐵元素常見的離子有Fe2+和Fe3+,穩(wěn)定性Fe2+_____Fe3+(填“大于”或“小于”)，原因是____。

（3）納米氧化鐵能催化火管推進(jìn)劑NH4ClO4的分解，NH4+的結(jié)構(gòu)式為______(標(biāo)出配位鍵)，其中氮原子的雜化方式為______;與 ClO4-互為等電子體的分子或離子為_________(任寫兩種)。

（4）金屬鐵晶體原子采用體心立方堆積。則鐵晶體的空間利用率為____ (用含π的式子表示)。

（5）某種離子型鐵的氧化物晶胞如圖所示，它由A、B方塊組成。則該化合物中Fe2+、Fe3+、O2-的個(gè)數(shù)比為______(填最簡(jiǎn)整數(shù)比)；已知該晶體的密度dg/cm3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶胞參數(shù)為______nm(用含d和NA的代數(shù)式表示)。

（6）一種鐵、碳形成的間隙化合物的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，其中碳原子位于鐵原子形成的八面體的中心。每個(gè)鐵原子又為兩個(gè)八面體共用。則該化合物的化學(xué)式為_______。

Answer 1

【答案】 小于 Fe2+的價(jià)電子排布式為3d6,Fe3+的價(jià)電子排布式為3d5,Fe3+的3d能級(jí)為半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定 sp3 CCl4、PO43- 1:2:4 Fe3C

【解析】

試題（1）鐵是26號(hào)元素，3d、4s軌道的電子為價(jià)電子；（2）能級(jí)全充滿、半充滿或全空時(shí)穩(wěn)定；（3）NH4+是正四面體結(jié)構(gòu)；N原子價(jià)電子對(duì)數(shù)是；原子數(shù)相同、價(jià)電子數(shù)也相同的分子或離子互為等電子體；（4）晶體的空間利用率為晶胞中原子體積 晶胞體積；（5）根據(jù)均攤原則計(jì)算Fe2+、Fe3+、O2-的個(gè)數(shù)比；根據(jù) 計(jì)算晶胞邊長(zhǎng)；（6）根據(jù)均攤原則計(jì)算化學(xué)式；

解析：（1）鐵是26號(hào)元素，價(jià)電子排布圖為；（2）Fe2+的價(jià)電子排布式為3d6，F(xiàn)e3+的價(jià)電子排布式為3d5，F(xiàn)e3+的3d能級(jí)為半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，所以穩(wěn)定性Fe2+小于Fe3+；（3）NH4+為正四面體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)式為；N原子價(jià)電子對(duì)數(shù)是，氮原子的雜化方式為sp3；與 ClO4-互為等電子體的分子或離子為CCl4、PO43-；（4）鐵晶體原子采用體心立方堆積，所以1個(gè)晶胞含有鐵原子數(shù)，設(shè)鐵原子的半徑是a，則晶胞邊長(zhǎng)是，晶體的空間利用率為 ；（5）根據(jù)均攤原則，每個(gè)A中含有Fe2+ -的個(gè)數(shù)，含每個(gè)A中含有O2-數(shù)4；每個(gè)B中含有Fe2+ -的個(gè)數(shù)，每個(gè)B中含有Fe3+ 的個(gè)數(shù)4，含每個(gè)A中含有O2-數(shù)4；根據(jù)題意每個(gè)鐵的氧化物晶胞由4個(gè)A和4個(gè)B方塊組成，所以所以每個(gè)晶胞含有Fe2+、Fe3+、O2-的個(gè)數(shù)分別是8、16、32，比為1:2:4；晶胞的摩爾質(zhì)量是 ，設(shè)晶胞邊長(zhǎng)是a nm，則 ，a=；（6）根據(jù)均攤原則每個(gè)鐵原子又為兩個(gè)八面體共用，所以鐵易碳原子數(shù)比是 ，所以化學(xué)式是Fe3C。