Question

鐵及鐵化合物在生產(chǎn)、生活中有著重要的用途．
（1）已知鐵是26號(hào)元素，寫出Fe的價(jià)層電子電子排布式

 

．已知自然界豐度最大的鐵的同位素是中子數(shù)為30的鐵原子，則該種同位素符號(hào)

 

．
（2）Fe原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道，因此能與一些分子或離子形成配合物，則與之形成配合物的分子的配位原子應(yīng)具備的結(jié)構(gòu)特征是

 

 Fe（CO）₃一種配合物，可代替四乙基鉛作為汽油的抗爆震劑，其配體是CO分子．寫出CO的 一種常見等電子體分子的結(jié)構(gòu)式

 

；兩者相比較，沸點(diǎn)較髙的是

 

填分子式．
（3）1183K以下純鐵晶體的晶胞如圖1所示，1183K以上則轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2所示晶胞，在兩種晶體中最鄰近的鐵原子間距離相同．
①圖1和圖2中，鐵原子的配位數(shù)之比為

 

．
②空間利用率是指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在整個(gè)晶體空間中占有的體積百分比，則圖1和圖2中，鐵原子的空間利用率之比為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,原子核外電子排布,“等電子原理”的應(yīng)用

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫該元素原子的價(jià)電子排布式；根據(jù)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)計(jì)算出質(zhì)量數(shù)，寫出同位素符號(hào)；
（2）①形成配離子具備的條件為：中心原子具有空軌道，配體具有孤對(duì)電子對(duì)；根據(jù)等電子體原理可以寫出一氧化碳的等電子體；根據(jù)分子的極性對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響作判斷；
（3）①1183K以下，與位于頂點(diǎn)的鐵原子等距離且最近的鐵原子位于晶胞體心，頂點(diǎn)的鐵原子被8個(gè)晶胞共有，以此判斷配位數(shù)；1183K以上，與鐵原子等距離且最近的鐵原子位于面心，則距離頂點(diǎn)的鐵原子距離且最近的鐵原子，橫平面有4個(gè)、豎平面有4個(gè)、平行于紙面的有4個(gè)，共12個(gè)，以此判斷配位數(shù)之比；
②設(shè)晶胞邊長為a，原子半徑為r，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，圖1為體心立方結(jié)構(gòu)，3a²=（4r）²，得r=

3

4

a，其空間利用率為

晶胞所含原子體積

晶胞體積

×100%=

2× 4 3 πr3

a3

×100%=68%，而圖2為面心立方結(jié)構(gòu)，2a²=（4r）²，得r=

2

4

a，其空間利用率為

晶胞所含原子體積

晶胞體積

×100%=

4× 3 4 πr3

a3

×100%=74%，據(jù)此可以算出空間利用率之比；

解答： 解：（1）該元素的原子序數(shù)是26，核外電子數(shù)為26，該元素原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，價(jià)電子排布式為d⁶4s²，中子數(shù)為30的鐵原子的質(zhì)量數(shù)為30+26=56，所以該種同位素符號(hào)為⁵⁶₂₆Fe，故答案為：3d⁶4s²；⁵⁶₂₆Fe；
（2）①形成配離子具備的條件為：中心原子具有空軌道，配體具有孤對(duì)電子對(duì)；價(jià)電子數(shù)和原子數(shù)都分別相等的微粒稱為等電子體，所以CO的等電子體是N₂，結(jié)構(gòu)式為N≡N；由于CO為極性分子，而氮?dú)馐欠菢O性分子，所以CO的沸點(diǎn)高于氮?dú)�，故答案為：具有孤�?duì)電子；N≡N；CO；
（3）①1183K以下，與位于頂點(diǎn)的鐵原子等距離且最近的鐵原子位于晶胞體心，頂點(diǎn)的鐵原子被8個(gè)晶胞共有，則配位數(shù)為8；1183K以上，與鐵原子等距離且最近的鐵原子位于面心，則距離頂點(diǎn)的鐵原子距離且最近的鐵原子，橫平面有4個(gè)、豎平面有4個(gè)、平行于紙面的有4個(gè)，共12個(gè)，配位數(shù)之比為2：3，故答案為：2：3；
②設(shè)晶胞邊長為a，原子半徑為r，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，圖1為體心立方結(jié)構(gòu)，3a²=（4r）²，得r=

3

4

a，其空間利用率為

晶胞所含原子體積

晶胞體積

×100%=

2× 4 3 πr3

a3

×100%=68%，而圖2為面心立方結(jié)構(gòu)，2a²=（4r）²，得r=

2

4

a，其空間利用率為

晶胞所含原子體積

晶胞體積

×100%=

4× 3 4 πr3

a3

×100%=74%，所以它們的利用率之比為68：74=0.92：1，故答案為：0.92：1；

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了價(jià)電子排布式、配合物的結(jié)構(gòu)、金屬晶體的結(jié)構(gòu)，中等難度，解題時(shí)要注意基礎(chǔ)知識(shí)的運(yùn)用，要熟記常見晶胞的結(jié)構(gòu)和空間利用率．