Question

[化学--选修3：物质结构与性质]
血红素中含有C、O、N、Fe五种元素．回答下列问题：

（1）C、N、O、H四种元素中电负性最小的是（填元素符合）

 

，写出基态Fe原子的核外电子排布式

 

．
（2）如图所示为血红蛋白和肌红蛋白的活性部分--血红素的结构式．血红素中N原子的杂化方式有

 

，在如图的方框内用“→”标出Fe²⁺的配位键．
（3）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni²⁺和Fe²⁺的离子半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO

 

 FeO（填“＜”或“＞”）；
（4）N与H形成的化合物肼（N₂H₄）可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.7kJ?mol^-1
若该反应中有4mol N-H键断裂，则形成的π键有

 

mol．
（5）根据等电子原理，写出CN^-的电子式，1mol O₂²⁺中含有的π键数目为

 

．
（6）铁有δ、γ、α三种同素异形体，γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为，δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为

 

．

Answer 1

分析：（1）、根据元素周期表电负性的递变规律比较电负性强弱；根据核外电子排布规律书写基态Fe原子的核外电子排布式；
（2）根据N原子的价电子排布式2s²2p³，若N原子形成3个共价键，则氮原子周围还有一对孤对电子，即此时无配位键，该氮原子为sp³杂化，如NH₃．若N原子形成4个共价键，则必有一个是配位键，若还存在双键（双键视为单键），则该氮原子为sp²杂化，如本题中的，若都为单键，则该氮原子为sp³杂化；
（3）离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高；
（4）根据氮氢键和生成气体、π键之间的关系式计算；
（5）根据氮气分子的电子式写出CN^-的电子式，注意该微粒是离子；根据O₂²⁺的电子式 ，算出1mol O₂²⁺中含有的π键数目；
（6）利用均摊法计算γ晶体晶胞中所含有的铁原子数；先判断δ、α两种晶胞中铁原子的配位数，再计算其比值

解答：解：（1）同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大，则有电负性C＜N＜O，H的电负性最小，
基态Fe原子的核外价电子排布式为：[Ar]3d⁶4S²，
故答案是：H；[Ar]3d⁶4S²；
（2）根据N原子的价电子排布式2s²2p³，若N原子形成3个共价键，则氮原子周围还有一对孤对电子，即此时无配位键，该氮原子为sp³杂化，如NH₃．若N原子形成4个共价键，则必有一个是配位键，若还存在双键（双键视为单键），则该氮原子为sp²杂化，如本题中的，若都为单键，则该氮原子为sp³杂化，如NH₄⁺，
故答案为：sp²、sp³；；

（3）Ni0、Fe0的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高．由于Ni²⁺的离子半径小于Fe²⁺的离子半径，属于熔点是NiO＞FeO，
故答案为：＞；
（4）若该反应中有4mol N-H键断裂，则有1molN₂H₄参加反应，生成氮气1.5mol，形成的π键有1.5mol×2=3mol，
故答案为：3；
（5）根据氮气分子的电子式写出CN^-的电子式，且CN^-是离子，符合离子电子式的书写规则，所以其电子式为：，
根据等电子体原理可知，O₂²⁺的电子式  ，在1mol三键含有2mol的π键和1mol的δ键，故1mol O₂²⁺中，含有2N_A个π键，
故答案是：；2N_A；
（6）γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为8×

1

8

+6×

1

2

=4，δ、α两种晶胞中铁原子的配位数分别为8、6，则配位数之比为8：6=4：3，
故答案为：4； 4：3．

点评：本题考查较为综合，涉及电负性、电子排布图、配位键、杂化方式等问题，题目数量，本题难度较大．