Question

【题目】铁及其化合物用途非常广泛，如二茂铁可用作火箭燃料添加剂，铁酸锶用于直流电机永久陶瓷磁铁。用环戊二烯钠法制备二茂铁(如图)的原理为：C5H6+NaOH→C5H5Na+H2O；2C5H5Na+FeCl2→(C5H5)2Fe+2NaCl。

(1)铁元素的基态价电子排布式为________________。

(2)基态Na原子中，核外电子占据的最高能级的符号是________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。Na和K属于同一主族，但金属Na的熔点比金属K高，原因是________________________________________。

(3)(C5H5)2Fe中阴离子中的σ键总数为____个。分子中的大π键可用符号πmn表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为π66)，则中的大π键应表示为________________。

(4)用二乙胺法合成二茂铁的原料有(C2H5)2NH、FeCl2·4H2O及C5H6。FeCl2·4H2O是一种配合物，其结构如图所示，Fe2+与配体之间形成的化学键称为____________。

(5)铁酸锶的晶胞结构如下图所示：

①晶胞中距离最近的两个氧原子的距离为________________cm(列出计算表达式即可)。

②该晶体的密度为_______________________g·cm-3(列出计算表达式即可)。(相对原子质量：Fe:56 Sr:88 O:16)

Answer 1

【答案】 3d64s2 3s 球形 Na的原子半径较小且价电子数和K相同，金属键较强 10 配位键

【解析】(1) 过渡元素的价电子不仅是最外层电子，次外层电子及某些元素的倒数第三层电子也可成为价电子， 根据铁的电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2可知Fe的价电子排布式为：3d64s2。

(2)Na的电子排布式为1s22s22p63s1，根据电子的构造原理可知Na原子中3s能级的能量最高；s电子云是球形结构；Na的原子半径比钾的原子半径小，价电子数和K相同，所以Na的金属键较强，熔点高。故答案为： 3s 、 球形、 Na的原子半径较小且价电子数和K相同，金属键较强。

(3) 离子中含有3个碳碳单键即3个σ键，含有2个碳碳双键，每个双键中含有1个σ，共有2个σ键，该离子中还含有5个碳氢单键即5个σ键，所以总共含有3+2+5=10个σ键；的中心原子有5个，每个碳原子有一个单电子，5个碳原子总共有5个单电子，且该粒子得到了一个电子，故总共有6个电子，所以大π键可以表示为。

(4) FeCl2·4H2O中心原子为Fe2+，电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，有空轨道，配体为H2O，O有孤电子对，所以Fe2+与配体之间形成的化学键是配位键。

(5) ①很明显同一平面上垂直的两条边上的O原子的距离最短（如图红色圆圈的两个氧原子），设最短距离为d，边长为a=398pm=398×10-10cm，根据几何知识知两个O原子最短距离d2=2× (a/2)2，解得d=； ②一个晶胞中实际含有的Sr原子为1个，Fe原子为8×1/8=1个，O原子为8×1/4=2个，所以其化学式为SrFeO2，1个晶包中含有的SrFeO2个数为1个，质量=（176/NA）g，晶包的体积为(398×10-10)2×347×10-10cm3，所以密度=（176/NA）g÷[(398×10-10)2×347×10-10]cm3= g·cm-3。