Question

【題目】鐵被譽為“第一金屬”，鐵及其化合物在生活中有廣泛應用。

(1)基態(tài)Fe3+的簡化電子排布式為________。

(2)羰基鐵[Fe(CO)5]可用作催化劑、汽油抗爆劑等。1molFe(CO)5分子中含____molσ鍵，與CO互為等電子體的離子是_____(填化學式，寫一種)。

(3)月球巖石——玄武巖的主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3)，鈦酸亞鐵與濃硫酸反應生成TiSO4，SO42—中S原子的雜化方式為____，用價層電子對互斥理論解釋SO32—的鍵角比SO42—鍵角小的原因___________________________________________________。

(4)氮化鐵晶體的晶胞結構如圖所示。該晶體中鐵、氮的微粒個數(shù)之比為____。

(5)氧化亞鐵晶體的晶胞如圖2所示。已知：氧化亞鐵晶體的密度為ρg·cm-3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。在該晶胞中，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數(shù)目為____；Fe2+與O2—的最短核間距為____pm。

Answer 1

【答案】[Ar]3d5 10 CN－或C22－ SP3雜化 SO32－中孤電子對對成鍵電子對的排斥比SO42－中的成鍵電子對間的排斥作用大 3:1 12 （36/ρ×NA）1/3×1010

【解析】

（1）基態(tài)Fe2+簡化的電子排布式為[Ar]3d6；

（2）[Fe(CO)5]分子中CO分子含有一個σ鍵，每個CO分子與Fe原子之間有一個σ鍵，共10個σ鍵；根據(jù)等電子體的概念得出與CO互為等電子體的離子的化學式為CN-或C22－；

（3）根據(jù)SO42-的VSEPR模型為正四面體，沒有孤電子對，S原子的雜化方式是sp3雜化；SO32-中孤對電子對對成鍵電子對的排斥作用比SO42-中成鍵電子對間的排斥作用大；

（4）用“均攤法”，晶胞中含鐵：12×1/6+2×1/2+3=6個，含氮：2個，該晶體中鐵、氮的微粒個數(shù)之比為=6：2=3：1；

（5）根據(jù)晶胞，Fe2+為面心立方，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數(shù)目為12個；晶胞參數(shù)等于相鄰兩個離子核間距的2倍。

（1）基態(tài)Fe2+簡化的電子排布式為[Ar]3d6，故答案為：[Ar]3d6。

（2）[Fe(CO)5]分子中CO分子含有一個σ鍵，每個CO分子與Fe原子之間有一個σ鍵，共10個σ鍵，所以1mol[Fe(CO)5]分子中含有10mol的σ鍵，與CO互為等電子體的離子的化學式為CN-或C22－，

故答案為：10，CN-或C22－。

（3）SO42-的VSEPR模型為正四面體，沒有孤電子對，S原子的雜化方式是sp3，SO42-中S原子的雜化方式為sp3雜化；用價層電子對互斥理論解釋SO32-的鍵角比SO42-鍵角小的原因：SO32-中孤對電子對對成鍵電子對的排斥作用比SO42-中成鍵電子對間的排斥作用大，

故答案為：sp3雜化；SO32－中孤電子對對成鍵電子對的排斥比SO42－中的成鍵電子對間的排斥作用大。

（4）氮化鐵晶胞為六棱柱，頂點貢獻率為1/6，棱點貢獻率為1/3，面點貢獻率為1/2，觀察晶胞可知，12個鐵位于頂點，2個鐵位于面心，3個鐵位于體內(nèi)，2個N位于體內(nèi)，用“均攤法”可知，1個晶胞中含鐵微粒數(shù)：12×1/6+2×1/2+3=6個，含氮微粒數(shù)：2個，該晶體中鐵、氮的微粒個數(shù)之比為=6：2=3：1，

故答案為：3：1。

（5）根據(jù)晶胞圖可知，氧化亞鐵晶胞類似氯化鈉晶胞，棱上3個離子相切，晶胞參數(shù)等于相鄰兩個離子核間距的2倍。上、中、下三層各4個氧離子（共12個氧離子）與中心的氧離子緊鄰且等距離，用“均攤法”，晶胞中含Fe2+：8×1/8+6×1/2=4個，含O2-：12×1/4+1=4個，晶胞的化學式為FeO，氧化亞鐵中氧離子、亞鐵離子個數(shù)比為1:1，所以，有12個Fe2+與Fe2+緊鄰且等距離。1個氧化亞鐵晶胞中含4個FeO，設Fe2+與O2-的最短核間距為dpm，1molFeO的質量為72g，氧化亞鐵晶體的密度為ρgcm-3，則有ρ=m/V=72×4/NA（2d×10-10）3，解得d=（36/ρ×NA）1/3×1010pm，所以Fe2+與O2-的最短核間距為（36/ρ×NA）1/3×1010pm，故答案為：12；（36/ρ×NA）1/3×1010pm。