Question

【题目】铁被誉为“第一金属”，铁及其化合物广泛应用于生活、生产、国防等领域。

（1）Fe2+是构成人体血红蛋白（如图1所示）的重要元素，基态Fe2+简化的电子排布式为___________；用物质结构与性质知识分析Fe2+在空气中容易被氧化成Fe3+的主要原因：_________________________________________。

（2）血红蛋白中所含非金属元素的电负性由小到大的顺序为___________；碳原子的杂化轨道类型为__________________杂化。

（3）羰基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂等。1mol[Fe(CO)5]分子中含有____mol的σ键，与CO互为等电子体的离子的化学式为___________________________（写一种）。

（4）据报道，工业上可电解熔融的FeO、Fe2O3冶炼高纯铁。Fe2O3的熔点____________（填“高于”或“低于”） FeO的熔点，理由是____________________________________________。

（5）铁晶体有面心立方、体心立方。在这两种晶体中铁的配位数之比为______________。

（6）某种氮化铁晶体的晶胞如图2所示。已知：该晶胞边长、高分别为anm、bnm，NA=6.02×1023mol-l

①该氮化铁晶体的化学式为______________。

②列式表示该氮化铁晶体的密度_________________________________________。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d6 Fe3+的3d轨道半充满，较稳定，Fe2+容易被氧化为Fe3+ H、C、N、O sp3 、sp2 10 CN- 高于 Fe3+所带电荷数大于Fe2+，Fe3+的半径小于Fe2+，所以Fe2O3 的晶格能大于FeO，熔点高于FeO。 3:2 Fe3N 364/(3 NA a2b)g/nm3

【解析】本题主要考查物质结构。

（1）基态Fe2+简化的电子排布式为[Ar]3d6；用物质结构与性质知识分析Fe2+在空气中容易被氧化成Fe3+的主要原因：Fe3+的3d轨道半充满，较稳定，Fe2+容易被氧化为Fe3+。

（2）血红蛋白中所含非金属元素为H、C、N、O，同周期元素非金属性C<N<O，H的非金属性较弱，总之，非金属性H<C<N<O，所以电负性由小到大的顺序为H、C、N、O；单键碳原子的杂化轨道类型为sp3杂化，双键碳原子的杂化轨道类型为sp2杂化。

（3）[Fe(CO)5]分子中CO分子含有一个σ键，每个CO分子与Fe原子之间有一个σ键，共10个σ键，所以1mol[Fe(CO)5]分子中含有10mol的σ键，与CO互为等电子体的离子的化学式为CN-。

（4）Fe2O3的熔点高于FeO的熔点，理由是Fe3+所带电荷数大于Fe2+，Fe3+的半径小于Fe2+，所以Fe2O3的晶格能大于FeO，熔点高于FeO。

（5）铁的面心立方晶体中配位数是12，体心立方晶体中配位数是8。在这两种晶体中铁的配位数之比为3:2。

（6）①晶胞平均含有6个铁原子、2个氮原子，所以该氮化铁晶体的化学式为Fe3N。

②晶胞底面积为底面积为3a2，晶胞体积为3a2b，该氮化铁晶体的密度为364/(3 NA a2b)g/nm3。