Question

铁及铁化合物在生产、生活中有着重要的用途．
（1）已知铁是26号元素，写出Fe的价层电子电子排布式

 

．已知自然界丰度最大的铁的同位素是中子数为30的铁原子，则该种同位素符号

 

．
（2）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道，因此能与一些分子或离子形成配合物，则与之形成配合物的分子的配位原子应具备的结构特征是

 

 Fe（CO）₃一种配合物，可代替四乙基铅作为汽油的抗爆震剂，其配体是CO分子．写出CO的 一种常见等电子体分子的结构式

 

；两者相比较，沸点较髙的是

 

填分子式．
（3）1183K以下纯铁晶体的晶胞如图1所示，1183K以上则转变为图2所示晶胞，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同．
①图1和图2中，铁原子的配位数之比为

 

．
②空间利用率是指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中占有的体积百分比，则图1和图2中，铁原子的空间利用率之比为

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,“等电子原理”的应用

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）根据核外电子排布规律书写该元素原子的价电子排布式；根据质子数和中子数计算出质量数，写出同位素符号；
（2）①形成配离子具备的条件为：中心原子具有空轨道，配体具有孤对电子对；根据等电子体原理可以写出一氧化碳的等电子体；根据分子的极性对物质性质的影响作判断；
（3）①1183K以下，与位于顶点的铁原子等距离且最近的铁原子位于晶胞体心，顶点的铁原子被8个晶胞共有，以此判断配位数；1183K以上，与铁原子等距离且最近的铁原子位于面心，则距离顶点的铁原子距离且最近的铁原子，横平面有4个、竖平面有4个、平行于纸面的有4个，共12个，以此判断配位数之比；
②设晶胞边长为a，原子半径为r，根据晶胞结构图可知，图1为体心立方结构，3a²=（4r）²，得r=

3

4

a，其空间利用率为

晶胞所含原子体积

晶胞体积

×100%=

2× 4 3 πr3

a3

×100%=68%，而图2为面心立方结构，2a²=（4r）²，得r=

2

4

a，其空间利用率为

晶胞所含原子体积

晶胞体积

×100%=

4× 3 4 πr3

a3

×100%=74%，据此可以算出空间利用率之比；

解答： 解：（1）该元素的原子序数是26，核外电子数为26，该元素原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，价电子排布式为d⁶4s²，中子数为30的铁原子的质量数为30+26=56，所以该种同位素符号为⁵⁶₂₆Fe，故答案为：3d⁶4s²；⁵⁶₂₆Fe；
（2）①形成配离子具备的条件为：中心原子具有空轨道，配体具有孤对电子对；价电子数和原子数都分别相等的微粒称为等电子体，所以CO的等电子体是N₂，结构式为N≡N；由于CO为极性分子，而氮气是非极性分子，所以CO的沸点高于氮气，故答案为：具有孤对电子；N≡N；CO；
（3）①1183K以下，与位于顶点的铁原子等距离且最近的铁原子位于晶胞体心，顶点的铁原子被8个晶胞共有，则配位数为8；1183K以上，与铁原子等距离且最近的铁原子位于面心，则距离顶点的铁原子距离且最近的铁原子，横平面有4个、竖平面有4个、平行于纸面的有4个，共12个，配位数之比为2：3，故答案为：2：3；
②设晶胞边长为a，原子半径为r，根据晶胞结构图可知，图1为体心立方结构，3a²=（4r）²，得r=

3

4

a，其空间利用率为

晶胞所含原子体积

晶胞体积

×100%=

2× 4 3 πr3

a3

×100%=68%，而图2为面心立方结构，2a²=（4r）²，得r=

2

4

a，其空间利用率为

晶胞所含原子体积

晶胞体积

×100%=

4× 3 4 πr3

a3

×100%=74%，所以它们的利用率之比为68：74=0.92：1，故答案为：0.92：1；

点评：本题主要考查了价电子排布式、配合物的结构、金属晶体的结构，中等难度，解题时要注意基础知识的运用，要熟记常见晶胞的结构和空间利用率．