Question

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8～20kJ/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

考点：原子核外电子排布,判断简单分子或离子的构型,配合物的成键情况,不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别

专题：

分析：（1）①Fe原子核外电子数为26，原子形成阳离子先按能层高低失去电子，能层越高的电子越容易失去，同一能层中按能级高低失去电子，能级越高越容易失去；
②因为+3价铁3d轨道有5个电子，处于半充满的稳定结构，而+2价铁3d轨道有6个电子，不是半充满的稳定结构；
（2）配合物Fe（CO）_x的中心原子是铁原子，其价电子数是8，每个配体提供的电子数是2，据此判断x值；分子晶体的熔沸点较低；
（3）距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体是立方体；
（4）①根据包含两个环戊二烯基与铁原子书写二茂铁的分子式；
②根据每个环戊二烯中含有5个C原子，在加上铁原子的一个电子，据此分析每个环含有的π电子数；
③根据能量越低越稳定判断．

解答： 解：（1）①Fe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，则M层电子排布式为：3s²3p⁶3d⁵，
故答案为：3s²3p⁶3d⁵；
②因为+3价铁3d轨道有5个电子，处于半充满的稳定结构，而+2价铁3d轨道有6个电子，不是半充满的稳定结构，所以+3价铁的化合物较+2价铁的化合物稳定，故答案为：+3价铁3d轨道有5个电子，处于半充满状态较稳定；
（2）配合物Fe（CO）_x的中心原子是铁原子，其价电子数是8，每个配体提供的电子数是2，8+2x=18，x=5，故答案为：5；
（3）距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体是立方体，故答案为：立方体；
（4）①因为包含两个环戊二烯基与铁原子，又环戊二烯基为-C₅H₅，所以二茂铁的分子式为C₁₀H₁₀Fe，故答案为：C₁₀H₁₀Fe；
②因为每个环戊二烯中含有5个C原子，在加上铁原子的一个电子，所以每个环含有的π电子数为6，故答案为：6；
③由图象知，D5h的能量较低，所以比较稳定的是重叠结构，故答案为：重叠．

点评：本题考查物质结构和性质，涉及电子排布式的书写、配合物成键、结构的分析等知识点，这些是学习难点，也是考查重点，同时考查学生空间想象能力，难度中等．