Question

8．鐵是最常見的金屬材料．鐵能形成（NO₃）₃[三硝酸六尿素合鐵（III）〕和Fe（CO）_x等多種配合物．
（1）基態Fe³⁺的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，與NO₃^-互為等電子體的分子是SO₃．
（2）尿素（H₂NCONH₂）分子中C、N原子的雜化方式依次為sp²、sp³．C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序是N＞O＞C．
（3）配合物Fe（CO）x的中心原子價電子數與配體提供電子數之和為18，則x=5．Fe（CO）_x常溫下呈液態，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，據此可判斷Fe（CO）_x晶體屬于分子晶體（填晶體類型）．
（4）鐵有δ、γ、a三種同素異形體，δ、γ、a三種晶胞中鐵原子的配位數之比為4：6：3．

Answer 1

分析 （1）Fe原子核外電子數為26；等電子體是指具有相同價電子總數和原子總數的分子或離子；
（2）尿素分子中C形成三個σ鍵；分子中N原子的價層電子對數為$\frac{5+3}{2}$=4；同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，據此判斷第一電離能大小順序；
（3）分子晶體的熔沸點較低；配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價電子數是8，每個配體提供的電子數是2，據此判斷x值；
（4）δ-Fe為體心立方密堆積，配位數為8，γ-Fe為面心立方密堆積，配位數為12，α=Fe為簡單立方堆積，配位數為6．

解答 解：（1）Fe原子核外有26個電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，Fe原子失去4s能級2個電子、3d能級1個電子形成Fe³⁺，Fe³⁺電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，3s²3p⁶3d⁵，NO₃^-中有4個原子，5+6×3+1=24個價電子，SO₃中有4個原子，6+6×3=24個價電子，與NO₃^-是等電子體，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；SO₃；
（2）尿素分子中C形成三個σ鍵，雜化方式為sp²；分子中N原子的價層電子對數為$\frac{5+3}{2}$=4，雜化方式為sp³，同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，C、N、O元素處于同一周期且原子序數逐漸增大，N處于第VA族，所以第一電離能N＞O＞C，故答案為：N＞O＞C，故答案為：sp²、sp³；N＞O＞C；
（3）分子晶體的熔沸點較低，根據題給信息知，該物質的熔沸點較低，所以為分子晶體，配合物Fe（CO）_x的中心原子是鐵原子，其價電子數是8，每個配體提供的電子數是2，8+2x=18，x=5，故答案為：5；分子晶體；
（4）δ-Fe為體心立方密堆積，配位數為8，γ-Fe為面心立方密堆積，配位數為12，α=Fe為簡單立方堆積，配位數為6，則δ、γ、α三種晶胞中鐵原子的配位數之比為8：12：6=4：6：3，故答案為：4：6：3．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、晶體類型與性質、配合物、晶胞計算等，需要學生具備扎實的基礎與一定的數學計算能力，難度中等．