Question

【题目】铁元素与我们的生活息息相关。回答下列问题：

（1）硝普钠（Na2[Fe(CN)5(NO)] 2H2O）可用于治疗急性心率衰竭。

①Fe3+的价电子轨道表示式为____________。

②硝普钠中不存在的作用力有____________（填序号）。

a．离子键 b．金属键 c．配位键 d．极性共价键 e．非极性共价键 f．氢键

③硝普钠的内界[Fe(CN)5(NO)]2-中，非金属元素的第一电离能由大到小的顺序为______，由其中两种元素按原子个数比为1:3组成的常见阴离子的空间构型为_________。

（2）三氯化铁是一种重要的铁盐，熔沸点较低，易溶于丙酮。

①FeCl3晶体类型为____________。

②FeCl3的熔点(555K)高于AlCl3(467K)的原因是_______________。

③Fe3+可用KSCN溶液检验，SCN-中σ键和π键的个数比为_______。

（3）某FexNy的晶胞如下图1所示，其化学式为____________，Cu可完全替代该晶体中的A位置Fe或B位置Fe，形成产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如下图2所示。其中更稳定的Cu替代型产物晶体的密度为ρ gcm-3，阿伏加德罗常数为NA，求晶胞参数a=___nm。

Answer 1

【答案】 b、e N＞O＞C 平面三角形 分子晶体 二者均为分子晶体，且组成和结构相似，FeCl3的相对分子质量大，分子间作用力（或范德华力）大 1:1 Fe4N

【解析】

（1）①Fe的原子序数为26，依据基态原子的价层电子排布式书写Fe3+的价电子轨道表示式；

②根据络合物中存在的作用力判断；

③依据第一电离能的规律作答；根据价层电子对互斥理论分析空间构型；

（2）①根据给定的物理性质分析晶体类型；

②分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力（或范德华力）大；

③1个共价单键中含1个σ键，一个共价双键中含1个σ键和1个π键，再结合SCN-内化学键类型分析；

（3）利用“均摊法”计算出晶胞内Fe和N的个数，进而求出化学式；

由图2可知，Cu替代A位置的Fe时能量较低，更稳定，则Cu位于顶点，均摊法确定化学式，晶胞质量除以晶胞的体积得密度；

（1）①Fe原子的核外电子数为26，基态原子的价层电子排布式为3d64s2，失去3个电子得到Fe3+，则其价电子轨道表示式为；

②硝普钠（Na2[Fe(CN)5(NO)] 2H2O）中存在离子键、配位键、极性共价键和氢键，不存在金属键和非极性共价键，故答案选b、e；

③硝普钠的内界[Fe(CN)5(NO)]2-中，非金属元素为C、N和O，同周期元素的第一电离能呈增大趋势，但N元素的最高能级2p能级上为半充满结构，处于稳定状态，其第一电离能比O的大，因此第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C；C、N、O中两种元素按原子个数比为1:3组成的常见阴离子有CO32-、NO3-，CO32-、NO3-中中心原子的价层电子对数都为3，且中心原子上没有孤电子对，所以CO32-、NO3-的空间构型都为平面三角形；

（2）①三氯化铁是一种重要的铁盐，熔沸点较低，易溶于丙酮，属于分子晶体的物理特点，因此其晶体类型为分子晶体；

②FeCl3和AlCl3均为分子晶体，之所以FeCl3的熔点高，是因为二者组成和结构相似，FeCl3的相对分子质量大，分子间作用力（或范德华力）大；

③SCN-与CO2互为等电子体，CO2的结构式为O=C=O，1个CO2分子中含2个σ键和2个π键，因此SCN-中σ键和π键的个数比为1:1；

（3）根据图1可知，Fe在晶胞中的个数为：8×1/8+6×1/2=4，N位于体心，则只有1个N，则化学式为：Fe4N；由图2可知，Cu替代A位置的Fe时能量较低，更稳定，则Cu位于顶点，原子个数为8×1/8=1，Fe位于面心，原子个数为6×1/2=3，N位于体心，则只有1个N，其化学式为Fe3CuN，则晶胞的质量为=g，设晶胞的参数为anm，根据晶体密度ρg/cm3= = ，解得a=，故答案为：Fe4N；。