Question

【題目】鐵元素是最重要的金屬元素之一，其不僅是各種鋼材的主要成分，很多含鐵化合物也具有重要意義。

（1）按照電子排布，可把元素周期表中的元素劃分成五個(gè)區(qū)，鐵元素屬于_________區(qū)。

（2）Mn2+在水溶液中難被氧化，而Fe2+則易被氧化為Fe3+ ，請(qǐng)從離子的價(jià)電子式角度解釋Mn2+與Fe2+還原能力的差別：_________。Mn2+的半徑_________ Fe3+的半徑（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）金屬鐵晶體中鐵原子采用體心立方堆積，該鐵晶體的空間利用率為_________（用含π的式子表示）。

（4）向含Fe3+的溶液中滴加少量的KSCN溶液，溶液中生成紅色的[Fe（SCN）（H2O）5]2+。N、H、O三種元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/span>_________；[Fe（SCN）（H2O）5]2+中Fe3+的配位數(shù)為_________，H2O中氧原子的雜化方式為_________。

（5）二茂鐵是一種含鐵的有機(jī)化合物，其化學(xué)式為Fe（C5H5）2，可看作是Fe2+離子與兩個(gè)正五邊形的環(huán)戊二烯負(fù)離子（C5H）配體形成的夾心型分子（如下圖a所示）。已知大π鍵可用符號(hào)Π表示，其中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)（如苯分子中的大π鍵可表示為Π），則C5H的大π鍵表示為________。二茂鐵是黃色針狀晶體，熔點(diǎn)173 ℃（在100 ℃時(shí)開始升華），沸點(diǎn)249 ℃，在水中難溶，但可溶于很多有機(jī)溶劑。下列相互作用中，二茂鐵晶體中不存在的是________（填標(biāo)號(hào)）。

A 離子鍵 B 配位鍵 C σ 鍵 D 范德華力

（6）一種含有Fe、Cu、S三種元素的礦物的晶胞（如上圖b所示），屬于四方晶系（晶胞底面為正方形），晶胞中S原子位于內(nèi)部，Fe原子位于體心和晶胞表面，Cu原子位于晶胞表面。此礦物的化學(xué)式為_________。若晶胞的底面邊長(zhǎng)為A pm，高為C pm，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，則該晶體的密度為__________ g/cm3（寫出表達(dá)式）。

Answer 1

【答案】d Mn2+為3d5構(gòu)型，d亞層半滿，失去電子則需破壞此穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，Fe2+為3d6，易失去1個(gè)電子成為穩(wěn)定的3d5構(gòu)型 > O>N>H 6 sp3 A FeCuS2(或CuFeS2) (或)

【解析】

（1）鐵元素位于元素周期表VIII族，屬于d區(qū)元素；

（2）Mn2+為3d5構(gòu)型，d亞層半滿，失去電子則需破壞此穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，Fe2+為3d6，易失去1個(gè)電子成為穩(wěn)定的3d5構(gòu)型，因此Mn2+在水溶液中難被氧化，而Fe2+則易被氧化為Fe3+；Mn2+與Fe3+核外電子數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)多的半徑小，故半徑Mn2+>Fe3+；

（3）設(shè)晶胞中鐵原子半徑為r，則晶胞邊長(zhǎng)為a=，則1個(gè)體心立方堆積的晶胞體積為，晶胞內(nèi)共有個(gè)原子，原子總體積為：，則其空間利用率為：；

（4）N、O處于同一周期，從左至右電負(fù)性逐漸增加，H元素在非金屬元素中電負(fù)性最小，故電負(fù)性大小關(guān)系為：O>N>H；SCN-、H2O均為配體，因此[Fe(SCN)(H2O)5]2+中Fe3+的配位數(shù)為6；H2O中O的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，故氧原子的雜化方式為sp3；

（5）由結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)碳原子中還有1個(gè)電子未參與成鍵，5個(gè)碳原子以及一個(gè)得到一個(gè)電子，共有6個(gè)電子參與形成大π鍵，因此中大π鍵表示為；由二茂鐵的熔點(diǎn)低以及易升華特點(diǎn)可知二茂鐵為分子化合物，因此二茂鐵晶體中不存在離子鍵；

（6）根據(jù)均攤法可知，1個(gè)晶胞中含Cu原子數(shù)為：，Fe原子數(shù)為：，S原子數(shù)為：8，故此礦物的化學(xué)式為：FeCuS2(或CuFeS2)；晶胞密度或。