Question

《物質結構與性質》模塊
二茂鐵（C₅H₅）₂Fe是由一個二價鐵離子和2個環戊烯基負離子構成，它的發現可以說是有機金屬化合物研究中具有里程碑意義的事件，它開辟了金屬有機化合物研究的新領域，促進了金屬有機化學的發展．二茂鐵可以用還原鐵粉與環戊二烯在氮氣氛圍中發生反應而制得：2C₅H₆+Fe（還原鐵粉）

300℃

K2O．N2

（C₅H₅）₂ Fe+H₂．
請回答下列問題：
（1）寫出二價鐵離子的基態電子排布式：

 

；
（2）二茂鐵的熔點是173℃（在100℃時開始升華），沸點是249℃，不溶于水，易溶于苯、乙醚等非極性溶劑．據此可推斷二茂鐵晶體為

 

晶體，由此可進一步推知，在二茂鐵結構中，C₅H₅^-與Fe²⁺之間形成的化學鍵類型是

 

；
（3）環戊二烯的結構式為：（圖中數字僅代表碳原子編號），在其5個碳原子中采取sp³雜化的是

 

（填寫編號），是環茂二烯的一種同分異構體，在其分子結構中處于同一平面上的原子個數最多有

 

個；
（4）原子數目和電子總數（或價電子總數）相同的微粒互為等電子體，等電子體具有相似的結構特征．與N₂分子互為等電子體的二價陰離子是

 

（填化學式），其電子式是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據構造原理寫出其核外電子排布式；
（2）熔沸點較低的晶體一般為分子晶體，含有孤電子對和空軌道的原子之間易形成配位鍵；
（3）根據價層電子對互斥理論確定其雜化方式，根據乙烯和乙炔分子的結構判斷其共面的原子個數；
（4）根據等電子體的概念確定氮氣分子的等電子體，根據氮氣分子的電子式寫出該離子的電子式．

解答：解：（1）鐵的原子序數是26，其核外電子數是26，鐵原子失2個電子生成亞鐵離子，根據構造原理知亞鐵離子的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
（2）熔沸點較低的晶體一般為分子晶體，所以可推斷二茂鐵晶體為分子晶體，碳原子含有孤電子對，鐵含有空軌道，所以碳原子和鐵原子之間形成配位鍵，故答案為：分子；配位鍵；
（3）1號碳原子含有4個σ 鍵且不含孤電子對，2、3、4、5號原子含有3個σ 鍵且不含孤電子對，所以采取sp³雜化的是1號碳原子，乙烯分子中所有有處于同一平面上，乙炔分子中所有原子處于同一直線上，所以中處于同一平面上的原子個數最多有9個，故答案為：1；9；
（4）與氮氣等電子體的是C₂^2-，根據氮氣分子的電子式知其電子式為：^2-，故答案為：C₂^2-；^2-．

點評：本題考查物質結構和性質，易錯點是（3）題中同一平面上最多原子個數的判斷，根據乙烯和乙炔的結構來分析即可，為易錯點．