Question

17．富馬酸亞鐵FeH₂C₄O₄，商品名富血鐵，含鐵量高，是治療缺鐵性貧血常見的藥物．其制備的離子方程式為：
（1）Fe²⁺的核外電子排布式為[Ar]3d⁶或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶．
（2）富馬酸所含元素的電負性由大到小順序為O＞C＞H，C原子以sp²雜化軌道與O原子形成σ鍵．
（3）富馬酸是無色晶體，在165℃（17毫米汞柱）升華，易溶于有機溶劑，其晶體類型為分子晶體．
（4）檢驗Fe²⁺是否氧化變質，最常用的試劑是KSCN，若溶液中有Fe³⁺，加入KSCN后溶液看到現象是溶液呈血紅色，有人認為KSCN對應的酸有兩種，理論上硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點低于異硫氰酸（H-N=C=S）的沸點，其原因是異硫氰酸中H-N鍵極性強，分子間存在氫鍵，而硫氰酸分子間只存在分子間作用力，所以異硫氰酸的沸點高于硫氰酸．
（5）FeO在常溫條件下是良好的絕緣體，FeO在高溫高壓下會金屬化，可以作為制富馬酸亞鐵的原料，FeO晶體的結構如圖所示，其晶胞邊長為apm，列式表示FeO晶體的密度為$\frac{288×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³（不必計算出結果，阿伏加德羅常數的值為N_A）．人工制備的FeO晶體中常存在缺陷（如圖）：
一個Fe²⁺空缺，另有兩個Fe²⁺被兩個Fe³⁺所取代，其結果晶體仍呈電中性，但化合物中Fe和O的比值卻發生了變化．已知某氧化鐵樣品組成Fe_0.96O，該晶體中Fe³⁺與Fe²⁺的離子個數之比為1：11．

Answer 1

分析 （1）Fe是26號元素，Fe原子失去最外層2個電子生成亞鐵離子，根據構造原理書寫二價鐵離子核外電子排布式；
（2）富馬酸中含有C、H、O元素，元素的非金屬性越強，其電負性越大；碳氧雙鍵的C原子含有3個σ鍵1個π鍵，根據價層電子對互斥理論確定雜化方式；
（3）分子晶體的熔沸點較低；
（4）鐵離子和KSCN溶液混合生成絡合物硫氰化鐵而使溶液呈血紅色，該現象能檢驗鐵離子；
含有氫鍵的物質熔沸點較高；
（5）該晶胞中亞鐵離子個數=1+12×$\frac{1}{4}$=4，氧離子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞體積=（a×10^-10cm）³，密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$；根據電荷守恒計算Ni³⁺與Ni²⁺的離子個數之比．

解答 解：（1）Fe是26號元素，Fe原子失去最外層2個電子生成亞鐵離子，根據構造原理書寫二價鐵離子核外電子排布式為：[Ar]3d⁶或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，
故答案為：[Ar]3d⁶或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
（2）富馬酸中含有C、H、O元素，元素的非金屬性越強，其電負性越大，所以電負性O＞C＞H；碳氧雙鍵的C原子含有3個σ鍵1個π鍵，根據價層電子對互斥理論確定C原子雜化方式為sp²雜化，故答案為：O＞C＞H；sp²雜化；
（3）分子晶體熔沸點較低，該物質熔沸點較低，則為分子晶體，故答案為：分子晶體；
（4）鐵離子和KSCN溶液混合生成絡合物硫氰化鐵而使溶液呈血紅色，該現象能檢驗鐵離子；
異硫氰酸中 H-N 鍵極性強，分子間存在氫鍵，而硫氰酸分子間只存在分子間作用力，所以異硫氰酸的沸點高于硫氰酸，
故答案為：溶液呈血紅色；異硫氰酸中 H-N 鍵極性強，分子間存在氫鍵，而硫氰酸分子間只存在分子間作用力，所以異硫氰酸的沸點高于硫氰酸；
（5）該晶胞中亞鐵離子個數=1+12×$\frac{1}{4}$=4，氧離子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞體積=（a×10^-10cm）³，
密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{72}{{N}_{A}}×4}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³=$\frac{288×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³；設1mol Fe_0.96O中含Fe³⁺xmol，Fe²⁺為（0.96-x）mol，根據晶體仍呈電中性，可知 3x+2×（0.96-x）=2×1，x=0.08mol Fe²⁺為（0.96-x）mol=0.88mol，即離子數之比為Fe³⁺：Fe²⁺=0.08：0.88=1：11，
故答案為：$\frac{288×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$；1：11．

點評 本題考查物質結構和性質，涉及晶胞計算、氫鍵、晶體類型判斷、電負性、原子核外電子排布等知識點，為高頻考點，只有O、N、F元素能形成氫鍵，難點是晶胞計算，題目難度不大．