Question

4．鐵合金及鐵的化合物在生產、生活中有著重要的用途．
（1）已知鐵是26號元素，寫出Fe²⁺的電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶．
（2）已知三氯化鐵固體在300℃以上可升華成含二聚三氯化鐵（Fe₂Cl₆）分子的氣體，該分子中所有原子均滿足最外層8電子的穩定結構，則該分子的結構式為，你認為該分子是否為平面形分子？否（填“是”或“否”）．
（3）六氰合亞鐵酸鉀K₄[Fe（CN）₆]俗稱黃血鹽，它可用做顯影劑，該化合物中存在的微粒間相互作用類型有ABD（從下列選項中選填代號）．
A．離子鍵     B．共價鍵     C．金屬鍵     D．配位鍵     E．氫鍵
（4）黃血鹽在溶液中可電離出極少量的CN^-，CN^-與CO（填一種即可）互為等電子體．CN^-還可與H⁺結合形成一種弱酸--氫氰酸（HCN），HCN分子中碳原子的雜化軌道類型是sp，該分子的σ鍵和π鍵數目分別為2，2．
（5）黃血鹽溶液與Fe³⁺反應可生成一種藍色沉淀，該物質最早由1704年英國普魯士的一家染料廠的工人發現，因此取名為普魯士藍，化學式可表示為K₄[Fe（CN）₆]．研究表明它的晶體的結構特征是Fe²⁺、Fe³⁺分別占據立方體的頂點，且自身互不相鄰，而CN^-位于立方體的棱上與Fe²⁺、Fe³⁺配位，K⁺填充在上述微粒形成的部分空隙中．忽略K⁺，該晶體的結構示意圖如下四幅圖所示：

根據圖可得普魯士藍的化學式為KFe₂（CN）₆，忽略K⁺，上述四幅晶體結構圖中，圖丁是普魯士藍的晶胞．

Answer 1

分析 （1）鐵是26號元素，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，失去4s能級2個電子形成Fe²⁺；
（2）二聚三氯化鐵（Fe₂Cl₆）分子的氣體，該分子中所有原子均滿足最外層8電子的穩定結構，Fe與氯原子之間形成4個共價鍵，有2個Cl原子形成分別與2個Fe原子之間形成2個共價鍵，存在配位鍵；鐵原子和四個氯原子形成四面體結構；
（3）K₄[Fe（CN）₆]中陰陽離子之間存在離子鍵，Fe³⁺和CN^-之間存在配位鍵，CN^-內原子之間形成共價鍵；
（4）原子數目相等、價電子總數相等的微粒互為電子，CN^-與CO、N₂等互為等電子體；等電子體結構相似，可知HCN的結構式為H-C≡N，C原子雜化軌道數目為2，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；
（5）利用均攤法計算立方體結構中Fe³⁺、Fe²⁺、CN^-數目，結合電荷守恒計算K⁺數目，進而確定其化學式；
晶胞為其最小重復單位，一般情況下，晶胞都是平行六面體．整塊晶體可以看成是無數晶胞無隙并置而成的，要求晶胞的立方體八個頂點微粒相同．

解答 解：（1）鐵是26號元素，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，失去4s能級2個電子形成Fe²⁺，Fe²⁺離子的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
（2）二聚三氯化鐵（Fe₂Cl₆）分子的氣體，該分子中所有原子均滿足最外層8電子的穩定結構，Fe與氯原子之間形成4個共價鍵，有2個Cl原子形成分別與2個Fe原子之間形成2個共價鍵，存在配位鍵，所以其結構式為；
該分子中每個鐵原子生成四個共價鍵，則鐵原子和四個氯原子形成四面體結構，則該分子不是平面形結構，
故答案為；否；
（3）K₄[Fe（CN）₆]中陰陽離子之間存在離子鍵，Fe³⁺和CN^-之間存在配位鍵，CN^-內原子之間形成共價鍵，
故答案為：ABD；
（4）原子數目相等、價電子總數相等的微粒互為電子，CN^-與CO、N₂等互為等電子體；等電子體結構相似，可知HCN的結構式為H-C≡N，C原子雜化軌道數目為2，所以碳原子為sp雜化，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵，分子中含有22個σ鍵、2個π鍵，
故答案為：CO；sp；2，2；
（5）立方體結構中Fe³⁺離子的個數為：4×$\frac{1}{8}$=$\frac{1}{2}$，Fe²⁺離子的個數為：4×$\frac{1}{8}$=$\frac{1}{2}$，CN^-離子的個數為：12×$\frac{1}{4}$=3，
根據電荷守恒：N（K⁺）+N（Fe³⁺）×3+N（Fe²⁺）×2=N（CN^-），得N（K⁺）=$\frac{1}{2}$，
普魯士藍中 n（K⁺）：n（Fe³⁺）：n（Fe²⁺）：n（CN^-）=1：1：1：6，則其化學式為KFe₂（CN）₆；
晶胞為其最小重復單位，一般情況下，晶胞都是平行六面體．整塊晶體可以看成是無數晶胞無隙并置而成的，要求晶胞的立方體八個頂點微粒相同，圖象中丁符合，
故答案為：KFe₂（CN）₆；丁．

點評 本題考查了物質結構和性質，涉及晶胞的計算、等電子體、原子的雜化方式、配合物等知識點，掌握均攤法進行晶胞計算，識記中學常見晶胞結構，難度中等．