Question

4．鐵及其化合物在生產(chǎn)生活及科學(xué)研究方面應(yīng)用非常廣泛．
（1）Fe²⁺基態(tài)核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶ 或[Ar]3d⁶ ．
（2）Fe³⁺可與SCN^-（陰離子）發(fā)生特征的顯色反應(yīng)，用于鑒定Fe³⁺．
該陰離子的電子式為，其空間構(gòu)型為直線型．
（3）已知Fe²⁺和Fe³⁺均可與CN^-形成配離子[Fe（CN）₆]^4-和[Fe（CN）₆]^3-，在酸性溶液中H₂O₂可使Fe（CN）₆^4-轉(zhuǎn)化為Fe（CN）₆^3-．寫出以上轉(zhuǎn)化的離子方程式2Fe（CN）₆^4-+H₂O₂+2H⁺=2Fe（CN）₆^3-+2H₂O．
（4）CN^-的其中一個等電子體可與Fe（0）形成配合物，該配合物的化學(xué)式為Fe（CO）₅，1mol該配合物所含有σ鍵和π鍵數(shù)目之比為1：1．
（5）向Fe²⁺溶液中加入K₃[Fe（CN）₆]，可生成藍(lán)色難溶化合物滕氏藍(lán)，若向Fe³⁺溶液中加入K₄[Fe（CN）₆]，則可生成藍(lán)色難溶化合物普魯士藍(lán)，經(jīng)結(jié)構(gòu)分析，滕氏藍(lán)和普魯士藍(lán)為同一化合物，其晶胞結(jié)構(gòu)（$\frac{1}{8}$）如圖所示（K⁺未標(biāo)出）．
根據(jù)上述信息，滕氏藍(lán)和普魯士藍(lán)晶胞含有4個Fe²⁺，其化學(xué)式為KFe[Fe（CN）₆]，含有的化學(xué)鍵有abc（填字母序號）．
a．共價(jià)鍵    b．離子鍵    c．配位鍵    d．金屬鍵    e．氫鍵．

Answer 1

分析 （1）鐵是26號元素，其原子核外有26個電子，鐵原子失去2個電子變成Fe²⁺，根據(jù)構(gòu)造原理書寫Fe²⁺核外電子排布式；
（2）鐵離子和KSCN反應(yīng)生成絡(luò)合物為血紅色溶液，可用于鑒定Fe³⁺，SCN^-中各原子的連接順序?yàn)镾-C-N，S與C形成一對共用電子對，C與N形成三對共用電子對，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論判斷分子空間構(gòu)型；
（3）在酸性溶液中H₂O₂可使Fe（CN）₆^4-轉(zhuǎn)化為Fe（CN）₆^3-，根據(jù)化合價(jià)變化配平該反應(yīng)的離子方程式；
（4）原子個數(shù)相等、價(jià)電子數(shù)相等的微粒是等電子體；三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵，單鍵屬于σ鍵；
（5）利用均攤法計(jì)算立方體結(jié)構(gòu)中Fe³⁺、Fe²⁺、CN^-數(shù)目，結(jié)合電荷守恒計(jì)算K⁺數(shù)目，進(jìn)而確定其化學(xué)式；KFe[Fe（CN）₆]中含有共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵．

解答 解：（1）鐵是26號元素，其原子核外有26個電子，鐵原子失去最外層2個電子變成Fe²⁺，根據(jù)構(gòu)造原理知，其基態(tài)離子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶ 或[Ar]3d⁶ ，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶ 或[Ar]3d⁶ ；
（2）鐵離子和KSCN反應(yīng)生成絡(luò)合物，溶液為血紅色，發(fā)生Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，可用于鑒定Fe³⁺，SCN^-中各原子的連接順序?yàn)镾-C-N，S與C形成一對共用電子對，C與N形成三對共用電子對，SCN^-得到的一個電子給了S，故SCN^-的電子式，其中心原子碳原子的價(jià)電子對數(shù)為$\frac{4+0}{2}$=2，無孤對電子，所以分子空間構(gòu)型為直線型，
故答案為：SCN^-；；直線型；
（3）在酸性溶液中H₂O₂可使Fe（CN）₆^4-轉(zhuǎn)化為Fe（CN）₆^3-，雙氧水中氧元素化合價(jià)為-1價(jià)，反應(yīng)后生成了-2價(jià)的水，化合價(jià)降低了2價(jià)，F(xiàn)e（CN）₆^4-轉(zhuǎn)化為Fe（CN）₆^3-，鐵元素有+2價(jià)變?yōu)?3價(jià)，化合價(jià)升高了1價(jià)，則化合價(jià)變化的最小公倍數(shù)為2，所以雙氧水的計(jì)量數(shù)為1，F(xiàn)e（CN）₆^4-的計(jì)量數(shù)為2，然后利用質(zhì)量守恒配平，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe（CN）₆^4-+H₂O₂+2H⁺=2Fe（CN）₆^3-+2H₂O，
故答案為：2Fe（CN）₆^4-+H₂O₂+2H⁺=2Fe（CN）₆^3-+2H₂O；
（4）原子個數(shù)相等、價(jià)電子數(shù)相等的微粒是等電子體，氫氰根離子中含有2個原子、價(jià)電子數(shù)是10，與CN^-互為等電子體的一種分子為CO，可與Fe（0）形成配合物，為Fe（CO）₅，CO分子中C原子上有一對孤對電子，C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵，單鍵屬于σ鍵，則CO分子中σ鍵和π鍵數(shù)目比為1：2，1molFe（CO）₅所含有σ鍵和π鍵數(shù)目之比為2：2=1：1，
故答案為：Fe（CO）₅；1：1；
（5）立方體結(jié)構(gòu)中Fe³⁺離子的個數(shù)為：4×$\frac{1}{8}$=$\frac{1}{2}$，F(xiàn)e²⁺離子的個數(shù)為：4×$\frac{1}{8}$=$\frac{1}{2}$，CN^-離子的個數(shù)為：12×$\frac{1}{2}$=3，
根據(jù)電荷守恒：N（K⁺）+N（Fe³⁺）×3+N（Fe²⁺）×2=N（CN^-），得N（K⁺）=$\frac{1}{2}$，
普魯士藍(lán)中 n（K⁺）：n（Fe³⁺）：n（Fe²⁺）：n（CN^-）=1：1：1：6，則其化學(xué)式為KFe[Fe（CN）₆]；Fe³⁺含有空軌道，CN^-中N原子提供孤電子對，形成配位鍵，亞鐵離子、鉀離子和[Fe（CN）₆]^3- 形成離子鍵，碳原子和氮原子之間存在共價(jià)鍵，所以abc符合，
故答案為：4；KFe[Fe（CN）₆]；abc．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及核外電子排布式書寫、等電子體、配合物、晶胞的計(jì)算等知識點(diǎn)，掌握均攤法進(jìn)行晶胞計(jì)算，題目難度中等．