Question

【題目】鐵被譽為“第一金屬”，鐵及其化合物在生活中有廣泛應用。

(1)基態Fe3+的電子排布式為_________________。

(2)實驗室用KSCN溶液、苯酚()檢驗Fe3+。N、O、S的第一電離能由大到小的順序為______(用元素符號表示)，苯酚中碳原子的雜化軌道類型為_______。

(3)FeCl3的熔點為306℃，沸點為315℃。FeCl3的晶體類型是________。FeSO4常作補鐵劑，SO42-的立體構型是__________。

(4)羰基鐵[Fe(CO)5]可用作催化劑、汽油抗暴劑等。1 mol Fe(CO)5分子中含________molσ鍵，與CO互為等電子體的離子是__________(填化學式，寫一種)。

(5)氮化鐵晶體的晶體結構示意圖如圖1所示。該晶體中鐵、氮的微粒個數之比為_____。

(6)氧化亞鐵晶體的晶胞如圖2所示。已知：氧化亞鐵晶體的密度為ρg·cm-3，NA代表阿伏加德羅常數的值。在該晶胞中，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數目為_____；Fe2+與O2-的最短核間距為___________pm。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 N>O>S sp2 分子晶體 正四面體形 10 CN-或C22- 3:1 12 ×1010

【解析】

（1）鐵為26號元素，電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，失去4s能級上的2個電子，形成Fe2+，再失去3d能級上的1個電子后形成Fe3+；

（2）同周期從左向右第一電離能逐漸增大，同主族從上到下第一電離能逐漸減小；苯酚可看成分子中的一個氫原子被羥基取代，苯和苯酚均為平面結構，碳原子均為sp2雜化；

（3）分子晶體熔沸點較低且熔融狀態不導電；根據SO42-中心原子含有的共價鍵個數與孤電子對數之和確定空間構型；

（4）配合物中碳原子不存在孤電子對，σ鍵由2個，即1個Fe(CO)5中含有10個σ鍵；原子數目相等，價電子總數相等的微粒為等電子體；

（5）氮化鐵晶體為六棱柱，頂點為6個晶胞共有，面心的點為2個晶胞共有，晶胞中12個鐵原子位于頂點，2個鐵原子位于面心，3個鐵原子位于內部，2個氮原子位于內部，因此據此可計算微粒個數比；

（6）以Fe2+頂點研究，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+處于面心，每個頂點為8個晶胞共用，每個面為2個晶胞共用；Fe2+與O2-的最短核間距等于晶胞棱長的，均攤法計算晶胞中Fe2+與O2-的離子數目，計算出晶胞的質量，與密度公式結合進行計算。

（1）鐵原子失去4s能級上的2個電子和3d能級上的1個電子后形成Fe3+，因此基態Fe3+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5；

（2）同主族從上到下第一電離能逐漸減小，即第一電離能O>S，同周期從左向右第一電離能逐漸增大，但氮元素2p能級處于半滿的穩定狀態，能量低，因此第一電離能N>O，所以第一電離能N>O>S；苯酚可看成分子中的一個氫原子被羥基取代，苯和苯酚均為平面結構，碳原子均為sp2雜化

（3）FeCl3的熔點為306℃，沸點為315℃，熔沸點較低，屬于分子晶體；SO42-中心S原子的σ鍵電子對數為4，中心原子孤電子對數為0，價層電子對數為4，立體構型為正四面體形；

（4）配合物中碳原子不存在孤電子對，σ鍵由2個，即1個Fe(CO)5中含有10個σ鍵，那么1 mol Fe(CO)5分子中含10molσ鍵；原子數目相等，價電子總數相等的微粒為等電子體，與CO互為等電子體的離子有CN-或者C22-；

（5）氮化鐵晶體為六棱柱，頂點為6個晶胞共有，面心的點為2個晶胞共有，晶胞中12個鐵原子位于頂點，2個鐵原子位于面心，3個鐵原子位于內部，2個氮原子位于內部，因此晶胞中含有鐵微粒12×+2×+3=6，氮微粒的個數為2，所以鐵、氮的微粒個數之比為6:2=3:1；

（6）以Fe2+頂點研究，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+處于面心，每個頂點為8個晶胞共用，每個面為2個晶胞共用，因此與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數目為=12個；晶胞中Fe2+共8×+6×=4，O2-的數目為1+12×=4，晶胞的質量為，Fe2+與O2-的最短核間距等于晶胞棱長的，設最短距離為xpm，則晶胞的棱長為2xpm，那么=ρ(2x×10-10)3，解得x=×1010pm。