Question

11．铁是最常见的金属材料．铁能形成[Fe（H₂NCONH₂）₆]（NO₃）₃[三硝酸六尿素合铁（Ⅲ）]和Fe（CO）_x等多种配合物．
（1）基态Fe³⁺的M层电子排布式为3s²3p⁶3d⁵；
（2）尿素（H₂NCONH₂）分子中C、N原子的杂化方式分别是sp²、sp³；
（3）配合物Fe（CO）_x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则x=5． Fe（CO）_x常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe（CO）_x晶体属于分子晶体（填晶体类型）．
（4）常温条件下，铁的晶体采用如图所示的堆积方式．则这种堆积模型的配位数为8，如果铁的原子半径为a cm，阿伏加德常数的值为N_A，则此种铁单质的密度表达式为$\frac{112}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 （1）Fe原子核外电子数为26，原子形成阳离子先按能层高低失去电子，能层越高的电子越容易失去，同一能层中按能级高低失去电子，能级越高越容易失去；
（2）根据价层电子对互斥理论确定其杂化方式；
（3）Fe原子最外层电子数为8，CO为配体，CO分子提供1对电子，进而计算x的值；
Fe（CO）_x常温下呈液态，熔沸点低，易溶于非极性溶剂，可判断Fe（CO）_x晶体属于分子晶体；
（4）Fe元素对应的单质在形成晶体时，采用如图2所示的堆积方式，则这种堆积模型为体心立方堆积，即在立方体的中心有一个铁原子，与这个铁原子距离最近的原子位于立方体的8个顶点，所以铁的配位数为8，每个晶胞中含有的铁原子数=1+8×$\frac{1}{8}$=2，如果Fe的原子半径为a cm，其体对角线为4个原子半径距离，则晶胞棱长=$\frac{4a}{\sqrt{3}}$cm，其密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×2}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}}$g/cm³．

解答 解：（1）Fe原子核外有26个电子，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，Fe原子失去4s能级2个电子、3d能级1个电子形成Fe³⁺，Fe³⁺电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，则M层电子排布式为：3s²3p⁶3d⁵，
故答案为：3s²3p⁶3d⁵；
（2）尿素（H₂NCONH₂）分子中C原子与O原子之间形成C=O双键，与N原子之间形成C-N单键，没有孤对电子，其杂化轨道数目为3，杂化方式为sp²杂化；尿素分子中N原子的价层电子对数为$\frac{5+3}{2}$=4，所以N原子的杂化方式为sp³；
故答案为：sp²；sp³；
（3）Fe原子最外层电子数为8，CO为配体，CO分子提供1对电子，则8+2x=18，故x=5；
Fe（CO）_x常温下呈液态，熔沸点低，易溶于非极性溶剂，可判断Fe（CO）_x晶体属于分子晶体，
故答案为：5；分子晶体；
（4）Fe元素对应的单质在形成晶体时，采用如图2所示的堆积方式，则这种堆积模型为体心立方堆积，即在立方体的中心有一个铁原子，与这个铁原子距离最近的原子位于立方体的8个顶点，所以铁的配位数为8，每个晶胞中含有的铁原子数=1+8×$\frac{1}{8}$=2，如果Fe的原子半径为a cm，其体对角线为4个原子半径距离，则晶胞棱长=$\frac{4a}{\sqrt{3}}$cm，其密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×2}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}}$g/cm³=$\frac{\frac{56}{{N}_{A}}×2}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}}$g/cm³=$\frac{112}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}{N}_{A}}$ g/cm³，
故答案为：8；=$\frac{112}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、晶体类型判断、原子杂化方式判断、原子核外电子排布等知识点，为高频考点，难点是晶胞计算，知道价层电子对互斥理论内涵，题目难度中等．