Question

【題目】鐵被譽為“第一金屬”，鐵及其化合物在生活中有廣泛應(yīng)用。

(1)基態(tài)Fe3+的電子排布式為_________________。

(2)實驗室用KSCN溶液、苯酚()檢驗Fe3+。N、O、S的第一電離能由大到小的順序為______(用元素符號表示)，苯酚中碳原子的雜化軌道類型為_______。

(3)FeCl3的熔點為306℃，沸點為315℃。FeCl3的晶體類型是________。FeSO4常作補(bǔ)鐵劑，SO42-的立體構(gòu)型是__________。

(4)羰基鐵[Fe(CO)5]可用作催化劑、汽油抗暴劑等。1 mol Fe(CO)5分子中含________molσ鍵，與CO互為等電子體的離子是__________(填化學(xué)式，寫一種)。

(5)氮化鐵晶體的晶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。該晶體中鐵、氮的微粒個數(shù)之比為_____。

(6)氧化亞鐵晶體的晶胞如圖2所示。已知：氧化亞鐵晶體的密度為ρg·cm-3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。在該晶胞中，與Fe3+緊鄰且等距離的Fe2+數(shù)目為_____；Fe2+與O2-的最短核間距為___________pm。

Answer 1

【答案】[Ar] 3d5 N>O>S sp2 分子晶體 正四面體形 10 CN- 或C22— 3∶1 12

【解析】

（1）Fe原子核外有26個電子，Fe3+電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，簡化電子排布式為[Ar]3d5；

（2）氮原子2p軌道為半充滿狀態(tài)，第一電離能比相鄰的元素都大；苯酚中碳原子的雜化軌道類型與苯分子中雜化軌道類型相同；

（3）FeCl3的熔沸點較低，說明FeCl3的晶體類型是分子晶體；SO42-離子中含有4個σ鍵，沒有孤電子對，所以其立體構(gòu)型是正四面體形；

（4）CO的結(jié)構(gòu)式為CO，三鍵中含1個σ鍵和2個π鍵，中心原子Fe與配體CO之間形成配位鍵，配位鍵也是σ鍵；等電子體是指具有相同價電子數(shù)目和原子數(shù)目的分子或離子；

（5）由晶胞結(jié)構(gòu)可知鐵微粒位于頂點和面心上，氮微粒位于體內(nèi)；

（6）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知Fe2+為面心立方，與Fe2+緊鄰的等距離的Fe2+有12個；用“均攤法”可得晶胞中含Fe2+：8×1/8+6×1/2=4個，含O2-：12×1/4+1=4個，晶體的化學(xué)式為FeO。

（1）Fe原子核外有26個電子，核外電子排布為1s22s22p63s23p63d64s2，F(xiàn)e原子失去4s能級2個電子、3d能級1個電子形成Fe3+，F(xiàn)e3+電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，簡化電子排布式為[Ar]3d5，故答案為：[Ar]3d5；

（2）根據(jù)同周期同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律判斷，同一周期由左向右元素原子的第一電離能呈遞增趨勢，但氮原子2p軌道為半充滿狀態(tài)，第一電離能比相鄰的元素都大；同主族由上到下元素原子的第一電離能逐漸減小，N、O、S三種元素的第一電離能從大到小的順序為N＞O＞S；苯酚中碳原子的雜化軌道類型與苯分子中雜化軌道類型相同，都為sp2雜化，故答案為：N>O>S；sp2；

（3）FeCl3的熔沸點較低，說明FeCl3的晶體類型是分子晶體；SO42-離子中含有4個σ鍵，沒有孤電子對，所以其立體構(gòu)型是正四面體形，故答案為：分子晶體；正四面體形；

（4）CO的結(jié)構(gòu)式為CO，三鍵中含1個σ鍵和2個π鍵，中心原子Fe與配體CO之間形成配位鍵，配位鍵也是σ鍵；1個Fe（CO）5分子中含10個σ鍵，1molFe（CO）5分子中含10molσ鍵；等電子體是指具有相同價電子數(shù)目和原子數(shù)目的分子或離子，與CO互為等電子體的離子為CN-或C22—，故答案為：10；CN-或C22—；

（5）由晶胞結(jié)構(gòu)可知鐵微粒位于頂點和面心上，氮微粒位于體內(nèi)，用“均攤法”可得晶胞中含Fe個數(shù)為12×1/6+2×1/2+3=6個，N原子個數(shù)為2個，該晶體中鐵、氮的微粒個數(shù)之比為6:2=3:1，故答案為：3:1；

（6）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知Fe2+為面心立方，與Fe2+緊鄰的等距離的Fe2+有12個；用“均攤法”可得晶胞中含Fe2+：8×1/8+6×1/2=4個，含O2-：12×1/4+1=4個，晶體的化學(xué)式為FeO，1molFeO的質(zhì)量為72g，1mol晶體的體積為72/ρcm3；晶胞的體積為72/ρcm3NA×4=288/(ρNA)cm3，晶胞的邊長為cm，F(xiàn)e2+與O2-最短核間距為cm=cm=1010pm，故答案為：12；。