Question

【題目】鐵被譽(yù)為“第一金屬”，鐵及其化合物在生活中有廣泛應(yīng)用。回答下列問題：

(1)基態(tài)Fe3+的電子排布式為________。

(2)實(shí)驗(yàn)室用KSCN溶液、苯酚()檢驗(yàn)Fe3+。N、O、S的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/span>_______(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(diǎn)為306℃，沸點(diǎn)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、汽油抗爆劑等，1 mol Fe(CO)5分子中含σ鍵數(shù)目為_______，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)示意圖如圖所示。該晶體中鐵、氮的微粒個(gè)數(shù)之比為______。

(6)氧化亞鐵晶體的晶胞如圖所示。已知：氧化亞鐵晶體的密度為ρg·cm-1，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。在該晶胞中，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數(shù)目為_____；Fe2+與O2-的最短間距為_______ pm。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d5或[Ar] 3d5 N＞O＞S sp2 分子晶體 正四面體形 10NA CN- 或C22- 3∶1 12

【解析】

根據(jù)原子或離子的核外電子排布規(guī)律分析解答；根據(jù)等電子體的概念分析解答；用“均攤法”確定晶胞中所含微粒的個(gè)數(shù)。

(1) Fe原子核外有26個(gè)電子，核外電子排布為1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子失去4s能級2個(gè)電子和3d能級1個(gè)電子形成Fe3+，Fe3+電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar] 3d5；
故答案為1s22s22p63s23p63d5或[Ar] 3d5；

(2) 根據(jù)同周期同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律判斷，由于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，得N＞O；又由于同主族由上到下元素原子的第一電離能逐漸減小，得O＞S ，所以N、O、S三種元素的第一電離能從大到小的順序?yàn)?/span>N＞O＞S；苯環(huán)中的C形成3個(gè)σ鍵，無孤電子對，所以苯酚中碳原子的雜化軌道類型為sp2雜化；

故答案為：N>O>S，sp2雜化；

(3) FeCl3的熔點(diǎn)為306℃，沸點(diǎn)為315℃，熔沸點(diǎn)較低，所以 FeCl3的晶體類型是分子晶體； SO42-中S原子價(jià)層電子對=4+（6+2-4×2）=4，且不含孤電子對，所以其立體構(gòu)型是正四面體，硫原子采取sp3雜化；

故答案為分子晶體，正四面體；

(4) 一個(gè)CO分子中含有一個(gè)σ鍵，Fe和CO形成配位鍵，配位鍵也是σ鍵，因此1molFe(CO)5分子中含有10molσ鍵；等電子體是指價(jià)電子數(shù)和原子數(shù)相同的分子、離子或原子團(tuán)。與CO互為等電子體的離子可能是CN-或C22-；

故答案為10 ，CN-或C22-；

(5) 氮化鐵晶胞為六棱柱，頂點(diǎn)貢獻(xiàn)率為，棱點(diǎn)貢獻(xiàn)率為，面點(diǎn)貢獻(xiàn)率為，觀察晶胞知，12個(gè)鐵位于頂點(diǎn)，2個(gè)鐵位于面心，3個(gè)鐵位于體內(nèi)，兩個(gè)氮原子位于體內(nèi)，所以該晶胞中Fe原子個(gè)數(shù)為：12×+2×+3=6，N原子數(shù)為2，故該晶體中鐵、氮的微粒個(gè)數(shù)之比為6∶2=3∶1；

故答案為3∶1；

(6)根據(jù)晶胞圖可知，氧化亞鐵晶胞類似氯化鈉晶胞，棱上3個(gè)離子相切，晶胞參數(shù)等于相鄰兩個(gè)離子核間距的2倍；上、中、下三層各4個(gè)氧離子（共12個(gè)氧離子）與中心的氧離子緊鄰且等距離，所以，有12個(gè)Fe2+與Fe2+緊鄰且等距離；用“均攤法”，1個(gè)晶胞中含有Fe2+個(gè)數(shù)為：6×+8×=4，含有O2-個(gè)數(shù)為：12×+1=4，所以1個(gè)氧化亞鐵晶胞中含4個(gè)FeO，設(shè)Fe2+與O2-的最短間距為apm，根據(jù)密度關(guān)系： ，可得到。

故答案為12 ，。