题目内容

【题目】铁是地球表面最丰富的金属之一,其合金、化合物具有广泛用途。

⑴Fe3+可以与SCN-、CN-、有机分子等形成配合物。基态Fe3+的电子排布式为______;与SCN-互为等电子体且为非极性分子的化学式为______。

⑵化合物FeCl3是棕色固体、易潮解、100℃左右时升华,它的晶体类型是______。

⑶普鲁士蓝俗称铁蓝,结构如图甲所示(K+未画出),平均每两个立方体中含有一个K+,该晶体的化学式为______。又知该晶体中铁元素有+2价和+3价两种,则Fe3+与Fe2+的个数比为______。

⑷在一定条件下铁形成的晶体的基本结构单元如图乙和图丙所示,则图乙和图丙的结构中铁原子的配位数之比为______,两种晶体中空间利用率较高的是______。(填“图乙”或“图丙”)

【答案】1s22s22p63s23p63d5 CO2(或CS2) 分子晶体 KFe2(CN)6 1∶1 2∶3 图丙

【解析】

(1)Fe元素原子失去4s能级2个电子及3d能级1个电子形成Fe3+;

原子个数相等且价电子数相等的分子或离子为等电子体;

(2)分子晶体沸点比较低;

(3)利用均摊法确定离子个数之比,确定化学式;

(4)根据均摊法分别计算两种晶体的配位数.面心立方密堆积空间利用率较高。

(1)Fe原子核外电子排布为:1s22s22p63s23p63d 64s2,Fe原子失去4s能级2个电子及3d能级1个电子形成Fe3+,Fe3+的核外电子排布为:1s22s22p63s23p63d5 或[Ar]3d5;

SCN-中含有3个原子,且其价电子数是16,与SCN-互为等电子体的一种分子为CO2(或CS2) ;

(2)化合物FeCl3是棕色固体、易潮解、100℃左右时升华,它的晶体类型是分子晶体;

(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,该晶体的化学式为 KFe2(CN)6,Fe平均化合价2.5,所以亚铁离子与铁离子之比是1:1;

(4)图2中Fe位于体心和顶点,铁的配位数为8,图3中Fe位于顶点和面心,距离最近的为顶点和面心的铁原子,有12个,所以配位数为12;则图乙和图丙的结构中铁原子的配位数之比为8:12=2:3;

立方体心堆积晶胞, 因此晶胞的大小可以用等径圆球的半径r表示出来, 即晶胞的边长a与r的关系为: ,该晶胞中有2个圆球,堆积用圆球半径r表示的晶胞体积为:

立方面心堆积晶胞, 晶胞的大小可以用等径圆球的半径r表示出来, 即晶胞的边长a与r的关系为: ,该晶胞中有4个圆球,堆积用圆球半径r表示的晶胞体积为:

两种晶体中空间利用率较高的是图丙。

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