Question

铁是地球表面最丰富的金属之一，能形成多种配合物，铁系催化剂是工业生产中常用的催化剂．
（1）合成氨工业使用的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂．
①NH₃中N原子的杂化轨道类型是

sp³

．
②N与O同属第二周期，N的第一电离能比O大的原因是

N原子失去的1个电子是相对稳定的半充满的2p能级上的电子，需要提供额外的能量，而O原子失去电子来自2p⁴构型，相对于2p³构型而言稳定性较差

．
③根据等电子体原理，写出一种和NH₄⁺是等电子体的微粒的化学式

CH₄

．
（2）二茂铁[（C₅H₅）₂Fe]是一种金属有机配合物，是燃料油的添加剂，
用以提高燃烧的效率和去烟，可作为导弹和卫星的涂料等．它的结构如图1所示，其中氢原子的化学环境完全相同．
①Fe的基态原子电子排布式为

[Ar]3d⁶4s²或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

．
②二茂铁中Fe²⁺与环戊二烯离子（C₅H₅^-）之间的化学键类型是

配位键

．
③1mol环戊二烯（）中含有σ键的数目为

11N_A

个．
（3）普鲁士蓝俗称铁蓝，结构如图2所示（K⁺未画出），每隔一个立方体在立方体中心含有一个K⁺离子，普鲁士蓝中铁元素的化合价有+2和+3两种，其中Fe³⁺与Fe²⁺的个数比为：

1：1

．

Answer 1

分析：（1）①根据价层电子对互斥理论确定杂化方式；
②原子轨道上电子处于全满、半满和全空时较稳定；
③原子个数相等价电子数相等的微粒是等电子体；
（2）①铁是26号元素，其核外有26个电子，根据构造原理书写其核外电子排布式；
 ②含有孤电子对的原子和含有空轨道的原子间易形成配位键；
 ③共价单键都是σ键，共价双键中一个是σ键一个是π键；
（3）利用均摊法确定离子个数之比．

解答：解：（1）①NH₃中N原子价层电子对=3+1=4，所以采用sp³杂化，故答案为：sp³；
②原子轨道上电子处于全满、半满和全空时较稳定，所以N原子失去的1个电子是相对稳定的半充满的2p能级上的电子，需要提供额外的能量，而O原子离去电子来自2p⁴构型，相对于2p³构型而言稳定性较差，
故答案为：N原子失去的1个电子是相对稳定的半充满的2p能级上的电子，需要提供额外的能量，而O原子离去电子来自2p⁴构型，相对于2p³构型而言稳定性较差；
③原子个数相等价电子数相等的微粒是等电子体，和NH₄⁺是等电子体的微粒是甲烷，其化学式为：CH₄，故答案为：CH₄；
（2）①铁是26号元素，其核外有26个电子，根据构造原理知，其基态原子核外电子排布式为：[Ar]3d⁶4s²或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，
故答案为：[Ar]3d⁶4s²或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
 ②Fe²⁺含有空轨道，环戊二烯离子（C₅H₅^-）含孤电子对，所以二茂铁中Fe²⁺与环戊二烯离子（C₅H₅^-）之间的化学键类型是配位键，故答案为：配位键；
③共价单键都是σ键，共价双键中一个是σ键一个是π键，一个分子中含有11个σ键，所以1mol环戊二烯（）中含有σ键的数目为11N_A，
故答案为：11N_A；
（3）每隔一个立方体中心有一个钾离子，所以一个晶胞中钾离子个数=1÷2=0.5，该立方体中铁原子个数=8×

1

8

=1，CN-位于每条棱中点，该立方体中含有CN^-个数=12×

1

4

=3，所以平均化学式是K _0.5 Fe（CN）₃，Fe平均化合价2.5，所以亚铁离子与铁离子之比是1：1，故答案为：1：1．

点评：本题考查物质结构和性质，涉及电子排布式的书写、杂化方式的判断、化学键的判断、晶胞的计算等知识点，难点是亚铁离子和铁离子个数比，利用平均化合价解答即可，难度中等．