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+的电子排布式为_________________。

(2)实验室用KSCN溶液、苯酚()检验Fe3+。N、O、S的第一电离能由大到小的顺序为______(用元素符号表示)，苯酚中碳原子的杂化轨道类型为_______。

(3)FeCl3的熔点为306℃，沸点为315℃。FeCl3的晶体类型是________。FeSO4常作补铁剂，SO42-的立体构型是__________。

(4)羰基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂、汽油抗暴剂等。1 mol Fe(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)。

(5)氮化铁晶体的晶体结构示意图如图1所示。该晶体中铁、氮的微粒个数之比为_____。

(6)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Fe3+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 N>O>S sp2 分子晶体 正四面体形 10 CN- 或C22— 3∶1 12

【解析】

（1）Fe原子核外有26个电子，Fe3+电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，简化电子排布式为[Ar]3d5；

（2）氮原子2p轨道为半充满状态，第一电离能比相邻的元素都大；苯酚中碳原子的杂化轨道类型与苯分子中杂化轨道类型相同；

（3）FeCl3的熔沸点较低，说明FeCl3的晶体类型是分子晶体；SO42-离子中含有4个σ键，没有孤电子对，所以其立体构型是正四面体形；

（4）CO的结构式为CO，三键中含1个σ键和2个π键，中心原子Fe与配体CO之间形成配位键，配位键也是σ键；等电子体是指具有相同价电子数目和原子数目的分子或离子；

（5）由晶胞结构可知铁微粒位于顶点和面心上，氮微粒位于体内；

（6）根据晶胞结构可知Fe2+为面心立方，与Fe2+紧邻的等距离的Fe2+有12个；用“均摊法”可得晶胞中含Fe2+：8×1/8+6×1/2=4个，含O2-：12×1/4+1=4个，晶体的化学式为FeO。

（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，简化电子排布式为[Ar]3d5，故答案为：[Ar]3d5；

（2）根据同周期同主族元素性质递变规律判断，同一周期由左向右元素原子的第一电离能呈递增趋势，但氮原子2p轨道为半充满状态，第一电离能比相邻的元素都大；同主族由上到下元素原子的第一电离能逐渐减小，N、O、S三种元素的第一电离能从大到小的顺序为N＞O＞S；苯酚中碳原子的杂化轨道类型与苯分子中杂化轨道类型相同，都为sp2杂化，故答案为：N>O>S；sp2；

（3）FeCl3的熔沸点较低，说明FeCl3的晶体类型是分子晶体；SO42-离子中含有4个σ键，没有孤电子对，所以其立体构型是正四面体形，故答案为：分子晶体；正四面体形；

（4）CO的结构式为CO，三键中含1个σ键和2个π键，中心原子Fe与配体CO之间形成配位键，配位键也是σ键；1个Fe（CO）5分子中含10个σ键，1molFe（CO）5分子中含10molσ键；等电子体是指具有相同价电子数目和原子数目的分子或离子，与CO互为等电子体的离子为CN-或C22—，故答案为：10；CN-或C22—；

（5）由晶胞结构可知铁微粒位于顶点和面心上，氮微粒位于体内，用“均摊法”可得晶胞中含Fe个数为12×1/6+2×1/2+3=6个，N原子个数为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；

（6）根据晶胞结构可知Fe2+为面心立方，与Fe2+紧邻的等距离的Fe2+有12个；用“均摊法”可得晶胞中含Fe2+：8×1/8+6×1/2=4个，含O2-：12×1/4+1=4个，晶体的化学式为FeO，1molFeO的质量为72g，1mol晶体的体积为72/ρcm3；晶胞的体积为72/ρcm3NA×4=288/(ρNA)cm3，晶胞的边长为cm，Fe2+与O2-最短核间距为cm=cm=1010pm，故答案为：12；。