Question

17．过渡元素铁可形成多种配合物，如：[Fe（CN）₆]^4-、Fe（SCN）₃，[Fe（H₂NCONH₂）₆]（NO₃）₃等．
（1）Fe²⁺基态核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶ 或[Ar]3d⁶ ．
（2）与CN^-互为等电子体的一种分子是：CO或N₂，CN^-可在TiO₂作光催化剂下转化为OCN^-，OCN^-中三种元素的电负性由大到小的顺序为O＞N＞C，尿素（H₂NCONH₂）分子中C、N原子的杂化方式分别为sp²；sp³，1mol Fe（CN）₆^3-中含有σ键的数目为12×6.02×10²³个或12mol．
（3）铁的另一种配合物Fe（CO）_X的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则X=5，已知该配合物的熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于CCl₄，据此可以判断Fe（CO）_X晶体属于分子晶体（填晶体类型）．
（4）铁铝合金的一种晶体属于面心立方结构，其晶胞可看成由8个小体心立方结构堆砌而成．已知小立方体如图所示．则这种晶胞中，离Al原子最近且距离相等的Fe原子有8个，该晶体的密度的计算式为：$\frac{195}{2N{\;}_{A}（a+b）{\;}^{3}}$g•cm^-3（不用化简，Al原子半径为a cm，Fe原子半径为b cm，阿伏伽德罗常数的值为N_A）．

Answer 1

分析 （1）铁是26号元素，其原子核外有26个电子，铁原子失去2个电子变成Fe²⁺，根据构造原理书写Fe²⁺核外电子排布式；
（2）根据原子个数相等价电子数相等的微粒为等电子体分析；同周期自左而右电负性增大；由尿素的结构式可知，尿素分子中N原子成3个单键，含有1对孤对电子，杂化轨道数为4，C原子成2个C-N键、1个C=O键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，据此判断；1molCN^-中含有2molπ键，1molσ键；
（3）配合物Fe（CO）_x的中心原子是铁原子，其价电子数是8，每个配体提供的电子数是2，据此判断x值；分子晶体的熔沸点较低；
（4）依据离Al原子最近且距离相等的Fe原子在体心，所以离Al原子最近且距离相等的Fe原子有8个；计算一个晶胞的质量m，计算晶胞的体积V，依据ρ=$\frac{m}{V}$计算其密度．

解答 解：（1）铁是26号元素，其原子核外有26个电子，铁原子失去最外层2个电子变成Fe²⁺，根据构造原理知，其基态离子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶ 或[Ar]3d⁶ ，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶ 或[Ar]3d⁶ ；
（2）CN^-含有2个原子，价电子总数为4+5+1=10，故其等电子体为CO或N₂分子等；
同周期自左而右电负性增大，故OCN^-中三种元素的电负性由大到小的顺序为：O＞N＞C；
由尿素分子的结构式可知，尿素分子中C原子成2个C-N键、1个C=O键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，C原子采取sp²杂化，N原子成3个单键，含有1对孤对电子，杂化轨道数为4，N原子采取sp³杂化，故答案为：sp²；sp³；
在配合物Fe（CN）₆^3-中，CN^-与铁离子之间有6个配位键，在每个CN^-内部有一个共价键，所以1mol该配合物中含有σ键的数目为12×6.02×10²³个或12mol，
故答案为：CO或N₂；O＞N＞C；sp²；sp³；12×6.02×10²³个或12mol；
（3）配合物Fe（CO）_x的中心原子是铁原子，其价电子数是8，每个配体提供的电子数是2，8+2x=18，x=5，分子晶体的熔沸点较低，根据题给信息知，该物质的熔沸点较低，所以为分子晶体，
故答案为：5；分子晶体；
（4）依据离Al原子最近且距离相等的Fe原子在体心，所以离Al原子最近且距离相等的Fe原子有8个；依据铁铝合金晶胞结构铝原子的数目为4×$\frac{1}{8}$=$\frac{1}{2}$；铁原子数目为1+4×$\frac{1}{8}$=$\frac{3}{2}$，则一个小立方体质量为$\frac{27}{2N{\;}_{A}}$ g+$\frac{56×3}{2×N{\;}_{A}}$g=$\frac{195}{2N{\;}_{A}}$g，所以其密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{195}{2N{\;}_{A}}}{（a+b）{\;}^{3}}$g•cm^-3=$\frac{195}{2N{\;}_{A}（a+b）{\;}^{3}}$g•cm^-3．
故答案为：8； $\frac{195}{2N{\;}_{A}（a+b）{\;}^{3}}$g•cm^-3．

点评 本题主要考查了电子排布式、电负性、等电子体、σ键、晶体类型、晶体结构等知识点，内容较多，中等难度，（4）明确晶胞中每个原子被几个晶胞占有是解答关键．