Question

12．羰基铁[Fe（CO）₅]会使合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂中毒．
请回答下列问题：
（1）Fe（CO）₅中铁的化合价为0，写出铁原子的基态外围电子排布式3d⁶4s²．
（2）CO分子中C原子上有一对孤对电子，C、O原子都符合8电子稳定结构，CO分子中C原子的杂化类型为sp杂化．与CO分子互为等电子体的分子和离子各写出1种，分别为N₂和CN^-（填化学式）．
（3）Fe（CO）₅常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂．据此可以判断Fe（CO）₅晶体类型为分子晶体．
（4）科学家通过X射线探明，MgO、CaO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似（如图所示）①比较晶体熔点的高低MgO高于CaO（填“高于”或“低于”），
②Mg²⁺的配位原子所构成的立体几何构型为正八面体，
③MgCO₃晶格能大于CaCO₃，为何MgCO₃更易分解镁离子结合碳酸根离子中的氧离子能力比钙离子强（氧化镁的晶格能比氧化钙大）．
（5）Ni的堆积与MgO中氧原子堆积相同，Ni可以吸附H₂，氢以单个原子形式填入四面体空隙，则Ni最大量吸收H₂后，n（Ni）：n（H）=1：2．

Answer 1

分析 （1）Fe的原子序数为26，利用电子排布规律来书写铁原子的基态外围电子排布式；
（2）CO分子中C原子上有一对孤对电子，C、O原子都符合8电子稳定结构，则C、O之间为三键，等电子体中原子数和价电子数都相同；
（3）利用常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂来分析晶体类型；
（4）①离子的电荷相同时，离子半径越小，晶格能越大，熔沸点越大；②以体系为镁离子，六个面的面心为配位原子；③分解生成金属氧化物，利用氧化物的晶格能来分析；
（5）Ni的堆积与MgO中氧原子堆积相同，晶胞中Ni为1+12×$\frac{1}{4}$=4，Ni可以吸附H₂，氢以单个原子形式填入四面体空隙，则一个晶胞中有8个H．

解答 解：（1）Fe的原子序数为26，则基态电子排布式为[Ar]3d⁶4s²，所以铁原子的基态外围电子排布式为3d⁶4s²，
故答案为：3d⁶4s²；
（2）CO分子中C原子上有一对孤对电子，C、O原子都符合8电子稳定结构，CO的结构式为C≡O，孤对电子数为1，σ键数为1，则碳原子采取sp杂化，又等电子体中原子数和价电子数都相同，则 N₂、CN^-的原子数都是2，价电子数都是10，则互为等电子体，
故答案为：sp；N₂；CN^-；
（3）因常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，熔沸点低，构成微粒为分子，则Fe（CO）₅晶体为分子晶体，
故答案为：分子晶体；
（4）①离子的电荷相同时，离子半径越小，晶格能越大，熔沸点越大，镁离子的半径小，则MgO的熔点高，
故答案为：高于；
②以体系为镁离子，六个面的面心为配位原子，则形成空间正八面体结构，
故答案为：正八面体；
③碳酸盐分解生成金属氧化物，因镁离子的半径比钙离子的半径小，则氧化镁的晶格能比氧化钙的晶格能大，所以MgCO₃更易分解，
故答案为：镁离子结合碳酸根离子中的氧离子能力比钙离子强（氧化镁的晶格能比氧化钙大）；
（5）Ni的堆积与MgO中氧原子堆积相同，O原子占据体心和棱心，晶胞中Ni为1+12×$\frac{1}{4}$=4，Ni可以吸附H₂，氢以单个原子形式填入四面体空隙，由图可知有个个四面体，则一个晶胞中有8个H，所以Ni最大量吸收H₂后，n（Ni）：n（H）=4：8=1：2，
故答案为：1：2．

点评 本题考查物质结构有关知识，涉及核外电子排布、等电子体、晶胞的计算及晶体的性质，明确离子晶体中结构与性质的关系、离子的位置及空间结构式解答本题的关键，题目难度中等．