Question

【化学——选修3：物质结构与性质】（15分）过渡金属元素铁能形成多种配合物，如：K3[Fe(SCN)6] [硫氰合铁(Ⅲ)酸钾]和Fe(CO)x等。

（1）①基态Fe3+的M层电子排布式为 。

②请解释+3价铁的化合物较+2价铁的化合物稳定的原因 。

（2）配合物Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则 x = 。

（3）FeBr2为只含有离子键的离子化合物，其晶胞结构如图a，距一个Fe2+离子最近的所有Br－离子为顶点构成的几何体为 。

（4）二茂铁是最重要的金属茂基配合物，也是最早被发现的夹心配合物，包含两个环戊二烯基与铁原子成键。二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯基环的之间，结构如图b所示，已知二茂铁的一氯代物只有一种。

①二茂铁的分子式为 。

②穆斯堡尔谱学数据显示，二茂铁中心铁原子的氧化态为+2，每个茂环带有一个单位负电荷。因此每个环含有 个π电子。

③二茂铁中两个茂环可以是重叠的（D5h），也可以是错位的（D5d），它们之间的能垒仅有8 ~ 20 kJ/mol。温度升高时则绕垂直轴相对转动，使得两种结构可以相互转换，转换过程中能量变化如图c。比较稳定的

是 结构（填“重叠”或“错位”）。

Answer 1

（1）① 3s23p63d5 （2分） ②+3价铁3d轨道有5个电子，处于半充满状态较稳定（2分）

（2）5 （3分） （3）立方体（2分） （4）① C10H10Fe（2分） ② 6（2分） ③ 重叠（2分）

【解析】

试题分析：（1）①铁的原子序数是26，则根据核外电子排布规律可知基态Fe3+的M层电子排布式为3s23p63d5。

②根据铁离子的核外电子排布可知+3价铁3d轨道有5个电子，处于半充满状态较稳定，所以+3价铁的化合物较+2价铁的化合物稳定。

（2）配合物Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，其中中心原子是铁，其价电子数是8，每个配体提供的电子数是2，则8+2x＝18，解得 x =5。

（3）根据晶胞结构可知黑球表示溴离子，红球表示亚铁离子，则以面心处的亚铁离子为中心，周围含有8个溴离子，所以距一个Fe2+离子最近的所有Br－离子为顶点构成的几何体为立方体。

（4）①二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯基环的之间，因此根据环戊二烯基环的化学式C5H5－可知二茂铁的分子式为C10H10Fe。

②二茂铁中心铁原子的氧化态为+2，每个茂环带有一个单位负电荷，因此每个环含有6个π电子。

③能量越低越稳定，根据图像可知重叠的（D5h）能量低，稳定性强。

考点：考查物质与结构性质的分析与应用