Question

【题目】铁被誉为“第一金属”，铁及其化合物在生活中有广泛应用。

(1)基态Fe3+的简化电子排布式为________。

(2)羰基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1molFe(CO)5分子中含____molσ键，与CO互为等电子体的离子是_____(填化学式，写一种)。

(3)月球岩石——玄武岩的主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，钛酸亚铁与浓硫酸反应生成TiSO4，SO42—中S原子的杂化方式为____，用价层电子对互斥理论解释SO32—的键角比SO42—键角小的原因___________________________________________________。

(4)氮化铁晶体的晶胞结构如图所示。该晶体中铁、氮的微粒个数之比为____。

(5)氧化亚铁晶体的晶胞如图2所示。已知：氧化亚铁晶体的密度为ρg·cm-3，NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为____；Fe2+与O2—的最短核间距为____pm。

Answer 1

【答案】[Ar]3d5 10 CN－或C22－ SP3杂化 SO32－中孤电子对对成键电子对的排斥比SO42－中的成键电子对间的排斥作用大 3:1 12 （36/ρ×NA）1/3×1010

【解析】

（1）基态Fe2+简化的电子排布式为[Ar]3d6；

（2）[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；根据等电子体的概念得出与CO互为等电子体的离子的化学式为CN-或C22－；

（3）根据SO42-的VSEPR模型为正四面体，没有孤电子对，S原子的杂化方式是sp3杂化；SO32-中孤对电子对对成键电子对的排斥作用比SO42-中成键电子对间的排斥作用大；

（4）用“均摊法”，晶胞中含铁：12×1/6+2×1/2+3=6个，含氮：2个，该晶体中铁、氮的微粒个数之比为=6：2=3：1；

（5）根据晶胞，Fe2+为面心立方，与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为12个；晶胞参数等于相邻两个离子核间距的2倍。

（1）基态Fe2+简化的电子排布式为[Ar]3d6，故答案为：[Ar]3d6。

（2）[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-或C22－，

故答案为：10，CN-或C22－。

（3）SO42-的VSEPR模型为正四面体，没有孤电子对，S原子的杂化方式是sp3，SO42-中S原子的杂化方式为sp3杂化；用价层电子对互斥理论解释SO32-的键角比SO42-键角小的原因：SO32-中孤对电子对对成键电子对的排斥作用比SO42-中成键电子对间的排斥作用大，

故答案为：sp3杂化；SO32－中孤电子对对成键电子对的排斥比SO42－中的成键电子对间的排斥作用大。

（4）氮化铁晶胞为六棱柱，顶点贡献率为1/6，棱点贡献率为1/3，面点贡献率为1/2，观察晶胞可知，12个铁位于顶点，2个铁位于面心，3个铁位于体内，2个N位于体内，用“均摊法”可知，1个晶胞中含铁微粒数：12×1/6+2×1/2+3=6个，含氮微粒数：2个，该晶体中铁、氮的微粒个数之比为=6：2=3：1，

故答案为：3：1。

（5）根据晶胞图可知，氧化亚铁晶胞类似氯化钠晶胞，棱上3个离子相切，晶胞参数等于相邻两个离子核间距的2倍。上、中、下三层各4个氧离子（共12个氧离子）与中心的氧离子紧邻且等距离，用“均摊法”，晶胞中含Fe2+：8×1/8+6×1/2=4个，含O2-：12×1/4+1=4个，晶胞的化学式为FeO，氧化亚铁中氧离子、亚铁离子个数比为1:1，所以，有12个Fe2+与Fe2+紧邻且等距离。1个氧化亚铁晶胞中含4个FeO，设Fe2+与O2-的最短核间距为dpm，1molFeO的质量为72g，氧化亚铁晶体的密度为ρgcm-3，则有ρ=m/V=72×4/NA（2d×10-10）3，解得d=（36/ρ×NA）1/3×1010pm，所以Fe2+与O2-的最短核间距为（36/ρ×NA）1/3×1010pm，故答案为：12；（36/ρ×NA）1/3×1010pm。