Question

【题目】[化学——选修 3：物质结构与性质]

(1) 过渡金属元素铁能形成多种配合物，如：[Fe (CN) 6] 4-、[Fe(SCN)6]3－等。

Fe3＋的核外电子排布式为______________，从原子结构的角度解释Fe3＋比Fe2＋稳定的理由是_______________。

(2) N的基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个方向，原子轨道呈________形。

(3) (NH4)2SO4阴离子的立体构型是________，NH4+中心原子的杂化类型是________。

(4) Fe有δ、γ、α三种同素异形体，其晶胞结构如下图所示:

① δ、α两种晶体晶胞中铁原子的配位数之比为_____________。

②1个γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为_____________。

③若Fe原子半径为rpm，NA表示阿伏加德罗常数的值，则δ-Fe单质的密度为____________g/cm3(列出算式即可)。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d5 Fe3＋的3d轨道为半充满状态，能量低稳定 3 哑铃(或纺锤) 正四面体形 sp3 4:3 4

【解析】（1）Fe为26号元素，Fe3+的核外电子排布式为[Ar]3d5，Fe3＋的3d轨道为半充满状态，能量低稳定，故Fe3+比Fe2+稳定；（2）因为氮原子的最外层有5个电子，其中2个是成对的，剩下的三个电子占据了三个p轨道，并且垂直分布，这样能量才能最低，则N的基态原子电子云在空间有3个方向，原子轨道呈哑铃或纺锤形；（3）(NH4)2SO4阴离子SO42-的中心S原子的价层电子对为：孤对电子数6－2×4+2＝0，成键电子对数4，sp3杂化，其立体构型是四面体形；NH4+中N原子杂化轨道数为×（5+4-1）=4，采取sp3杂化方式；（4）①根据晶胞的结构可知，δ晶胞中以顶点铁原子为例，与之距离最近的铁原子是体心上的铁原子，这样的原子有8个，所以铁原子的配位数为8，α晶胞中以顶点铁原子为例，与之距离最近的铁原子是与之相连的顶点上的铁原子，这样的原子有6个，所以铁原子的配位数为6，所以δ、α两种晶体晶胞中铁原子的配位数之比为4：3；②利用均摊法计算得γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为8×+6×=4；③由晶胞示意图可知，δ-Fe单质为体心立方堆积，铁原子为面心和顶点，则一个晶胞中Fe的个数为1+8×=2，一个晶胞的质量为，体心结构中，体对角线长为4rpm，晶胞边长为，晶胞体积为cm3，故密度为。