Question

4．Fe²⁺、Fe³⁺與O₂^2-、CN^-、F^-、有機分子等形成的化合物具有廣泛的應用．
（1）N、O、F三種元素原子的第一電離能由大到小的順序是F＞N＞O．
（2）基態Fe³⁺核外M能層的電子排布式為3s²3p⁶3d⁵．
（3）鐵有δ、γ、α三種同素異形體（如圖1），則γ晶胞原子堆積名稱為面心立方最密堆積．假設各種晶型的鐵單質都是由半徑為r的鐵原子堆積而成，則晶胞δ與晶胞α的密度比為ρ_δ：ρ_α=$\frac{{\frac{2M}{N_A}}}{{{{（{\frac{4r}{{\sqrt{3}}}}）}^3}}}：\frac{{\frac{M}{N_A}}}{{{{（{2r}）}^3}}}$=$\frac{3}{4}\sqrt{3}$．（列式并化簡）

（4）乙酰基二茂鐵是常用汽油抗震劑，其結構如圖2所示．此物質中碳原子的雜化方式有sp²、sp³．
（5）配合物K₃[Fe（CN）₆]可用于電子傳感器的制作．與配體互為等電子體的一種分子的電子式為．已知（CN）₂是直線形分子，并具有對稱性，則（CN）₂中π鍵和σ鍵的個數比為4：3．
（6）F^-不僅可與Fe³⁺形成[FeF₆]^3-，還可以與Mg²⁺、K⁺形成一種立方晶系的離子晶體，此晶體應用于激光領域，結構如圖3所示．該晶體的化學式為KMgF₃．在該晶體中與一個F^-距離最近且相等的F^-的個數為8．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而增大，但第五主族元素的第一電離能大于第六主族元素的；
（2）根據構造原理寫出基態鐵原子核外電子排布式；
（3）γ晶胞為面心立方最密堆積，利用均攤法結合晶胞的質量和體積計算密度；
（4）根據分子中碳原子的成鍵情況，判斷碳原子的雜化方式；
（5）原子個數相同且價電子數相同的微粒是等電子體；（CN）₂是直線型分子，并有對稱性，結構式為：N≡C-C≡N；
（6）根據均攤法計算晶胞中F^-、Mg²⁺、K⁺離子數目確定化學式．

解答 解：（1）同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而增大，但第五主族元素的第一電離能大于第六主族元素的，所以F、N、O三種元素的第一電離能由由大到小的順序是F＞N＞O；
故答案為：F＞N＞O；
（2）鐵是26號元素，其原子核外有26個電子，鐵離子失去3個電子，M能層的電子排布式為3s²3p⁶3d⁵，
故答案為：3s²3p⁶3d⁵；
（3）γ晶胞為面心立方最密堆積，由晶胞結構可知晶胞δ中原子個數為1+8×$\frac{1}{8}$=2，晶胞α的原子個數為8×$\frac{1}{8}$=1，則密度ρ_δ：ρ_α=$\frac{{\frac{2M}{N_A}}}{{{{（{\frac{4r}{{\sqrt{3}}}}）}^3}}}：\frac{{\frac{M}{N_A}}}{{{{（{2r}）}^3}}}$=$\frac{3}{4}\sqrt{3}$，
故答案為：面心立方最密堆積；ρ_δ：ρ_α=$\frac{{\frac{2M}{N_A}}}{{{{（{\frac{4r}{{\sqrt{3}}}}）}^3}}}：\frac{{\frac{M}{N_A}}}{{{{（{2r}）}^3}}}$=$\frac{3}{4}\sqrt{3}$；
（4）分子中C原子以碳碳雙鍵和碳碳單鍵形式存在，則碳原子的雜化方式是sp²、sp³；
故答案為：sp²、sp³；
（5）CN^-中含有兩個原子且價電子數是10，所以與CN^-互為等電子體的一種分子的化學式：N₂，電子式為，（CN）₂是直線型分子，并有對稱性，結構式為：N≡C-C≡N，（CN）₂中π鍵和σ鍵的個數比為4：3；
故答案為：；4：3；
（6）晶胞中F^-離子數目=12×$\frac{1}{4}$=3、Mg²⁺離子數目=8×$\frac{1}{8}$=1、K⁺離子數目=1，故該晶體化學式為：KMgF₃．如F^-位于定點，則與之最近的F^-位于同一平面的對角線，而每個定點為8個晶胞共有，所以在該晶體中與一個F^-距離最近且相等的F^-的個數為 8，
故答案為：KMgF₃；8．

點評 本題考查了第一電離能、核外電子排布、雜化軌道、等電子體、晶胞計算等，為高頻考點，側重學生的分析能力和計算能力的考查，難度中等，利用均攤法進行晶胞有關計算．