Question

過渡金屬元素鐵能形成多種配合物，如：K₃[Fe（SCN）₆][硫氰合鐵（Ⅲ）酸鉀]和Fe（CO）_x等．

（1）①基態(tài)Fe³⁺的M層電子排布式為

 

．
②請解釋+3價(jià)鐵的化合物較+2價(jià)鐵的化合物穩(wěn)定的原因

 

．
（2）配合物Fe（CO）_x的中心原子價(jià)電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18，則 x=

 

．
（3）FeBr₂為只含有離子鍵的離子化合物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖a，距一個(gè)Fe²⁺離子最近的所有Br^-離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體為

 

．
（4）二茂鐵是最重要的金屬茂基配合物，也是最早被發(fā)現(xiàn)的夾心配合物，包含兩個(gè)環(huán)戊二烯基與鐵原子成鍵．二茂鐵的結(jié)構(gòu)為一個(gè)鐵原子處在兩個(gè)平行的環(huán)戊二烯基環(huán)的之間，結(jié)構(gòu)如圖b所示，已知二茂鐵的一氯代物只有一種．
①二茂鐵的分子式為

 

．
②穆斯堡爾譜學(xué)數(shù)據(jù)顯示，二茂鐵中心鐵原子的氧化態(tài)為+2，每個(gè)茂環(huán)帶有一個(gè)單位負(fù)電荷．因此每個(gè)環(huán)含有

 

個(gè)π電子．
③二茂鐵中兩個(gè)茂環(huán)可以是重疊的（D5h），也可以是錯(cuò)位的（D5d），它們之間的能壘僅有8～20kJ/mol．溫度升高時(shí)則繞垂直軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得兩種結(jié)構(gòu)可以相互轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過程中能量變化如圖c．比較穩(wěn)定的是

 

結(jié)構(gòu)（填“重疊”或“錯(cuò)位”）．

Answer 1

考點(diǎn)：原子核外電子排布,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,配合物的成鍵情況,不同晶體的結(jié)構(gòu)微粒及微粒間作用力的區(qū)別

專題：

分析：（1）①Fe原子核外電子數(shù)為26，原子形成陽離子先按能層高低失去電子，能層越高的電子越容易失去，同一能層中按能級(jí)高低失去電子，能級(jí)越高越容易失去；
②因?yàn)?3價(jià)鐵3d軌道有5個(gè)電子，處于半充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而+2價(jià)鐵3d軌道有6個(gè)電子，不是半充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（2）配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價(jià)電子數(shù)是8，每個(gè)配體提供的電子數(shù)是2，據(jù)此判斷x值；分子晶體的熔沸點(diǎn)較低；
（3）距一個(gè)陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體是立方體；
（4）①根據(jù)包含兩個(gè)環(huán)戊二烯基與鐵原子書寫二茂鐵的分子式；
②根據(jù)每個(gè)環(huán)戊二烯中含有5個(gè)C原子，在加上鐵原子的一個(gè)電子，據(jù)此分析每個(gè)環(huán)含有的π電子數(shù)；
③根據(jù)能量越低越穩(wěn)定判斷．

解答： 解：（1）①Fe原子核外有26個(gè)電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，F(xiàn)e原子失去4s能級(jí)2個(gè)電子、3d能級(jí)1個(gè)電子形成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，則M層電子排布式為：3s²3p⁶3d⁵，
故答案為：3s²3p⁶3d⁵；
②因?yàn)?3價(jià)鐵3d軌道有5個(gè)電子，處于半充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而+2價(jià)鐵3d軌道有6個(gè)電子，不是半充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以+3價(jià)鐵的化合物較+2價(jià)鐵的化合物穩(wěn)定，故答案為：+3價(jià)鐵3d軌道有5個(gè)電子，處于半充滿狀態(tài)較穩(wěn)定；
（2）配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價(jià)電子數(shù)是8，每個(gè)配體提供的電子數(shù)是2，8+2x=18，x=5，故答案為：5；
（3）距一個(gè)陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體是立方體，故答案為：立方體；
（4）①因?yàn)榘�含兩個(gè)環(huán)戊二烯基與鐵原子，又環(huán)戊二烯基為-C₅H₅，所以二茂鐵的分子式為C₁₀H₁₀Fe，故答案為：C₁₀H₁₀Fe；
②因?yàn)槊總�(gè)環(huán)戊二烯中含有5個(gè)C原子，在加上鐵原子的一個(gè)電子，所以每個(gè)環(huán)含有的π電子數(shù)為6，故答案為：6；
③由圖象知，D5h的能量較低，所以比較穩(wěn)定的是重疊結(jié)構(gòu)，故答案為：重疊．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及電子排布式的書寫、配合物成鍵、結(jié)構(gòu)的分析等知識(shí)點(diǎn)，這些是學(xué)習(xí)難點(diǎn)，也是考查重點(diǎn)，同時(shí)考查學(xué)生空間想象能力，難度中等．