题目内容

【题目】铁被誉为“第一金属”,铁及其化合物在生活中有广泛应用。

(1)基态Fe2+的电子排布式为______。

(2)FeSO4常作净水剂和补铁剂,SO42-的立体构型是______。

(3)羰基铁[Fe(CO)5]可作催化剂、汽油抗爆剂等。1molFe(CO)5分子中含______molσ键。

(4)氮化铁晶体的晶胞结构如图1所示(Fe3+离子为六方最密堆积)。该晶体中铁、氮的微粒个数之比为______。在该晶胞中,与Fe3+紧邻且等距离的Fe3+数目为______。

(5)某铁氮化合物(FexNy)的晶胞如图2所示,N原子位于b位置Fe形成的空隙,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图3所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为______。

(6)氧化亚铁晶体的晶胞如图4所示。已知:氧化亚铁晶体的密度为ρg/cm3,NA代表阿伏伽德罗常数的值,Fe2+与O2-最短核间距为______pm。

【答案】[Ar]3d6 正四面体形 10 3:1 12 Fe3CuN ×1010

【解析】

(1)Fe位于周期表中第4周期第ⅤⅢ族,价电子排布式为3d64s2,基态Fe2+的电子排布式为 [Ar]3d6。故答案为: [Ar]3d6;

(2)FeSO4常作净水剂和补铁剂,SO42-离子中含有4个σ键,没有孤电子对,硫原子采取sp3杂化,所以SO42-的立体构型是正四面体形。故答案为:正四面体形;

(3)配位体中碳原子不存在孤对电子,σ键数为2,一个是C-Fe键,1个是C-O键,1个Fe(CO)5分子含10个σ键,则1molFe(CO)5分子中含10molσ键;故答案为:10mol。

(4)氮化铁晶体为六棱柱,顶点贡献率为,棱点贡献率为,面点贡献率为,依据晶胞结构可知,12个铁原子位于顶点,2个铁原子位于面心,3个铁原子位于体内,2个氮原子位于体内,1个晶胞含有铁微粒数为:12×+×2+3=6,含氮原子数为2,所以该晶体中铁、氮的微粒个数之比为:6:2=3:1;在该晶胞中,Fe3+离子为六方最密堆积,以1个Fe3+离子为中心,上面有6个,下面有6个,与Fe3+紧邻且等距离的Fe3+数目为12;

故答案为:3:1;12;

(5)由图3可知,Cu替代a位置的Fe时能量较低,更稳定,则Cu位于顶点,N(Cu)=8×=1,Fe位于面心,N(Fe)=6×=3,N位于体心,则只有1个N,其化学式为Fe3CuN,故答案为:Fe3CuN;

(6)氧化亚铁晶胞结构类似氯化钠晶胞,棱上3个离子相切,晶胞参数等于相邻两个离子核间距的2倍。依据图4可知,上、中、下三层各有4个氧离子与中心的氧离子紧邻且等距离,而氧化亚铁中氧离子、亚铁离子个数比为1:1,1个氧化亚铁晶胞含有二价铁离子数目为:8×+6×=4,含有氧离子数目为:×12+1=4,所以1个氧化亚铁晶胞含有4个FeO,设Fe2+与O2-最短核间距为dpm,依据氧化亚铁晶体的密度为ρg·cm-3,可知:ρ=,解得d=×1010pm;

故答案为:×1010。

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