Question

碳、氮，氧、氟、硫是中学常见的非金属元素，铁离子可与由他们组成的SCN^-、CN^-、F^-等形成很多的配合物．
（1）基态Fe原子中，电子占据的最高能层符号为

 

，该能层具有的原子轨道数为

 

、电子书数为

 

，N、O、F第一电离能由小到大的顺序为

 

（填写元素符号）．
（2）已知（CN）₂是直线型分子，并有对称性，则（CN）₂中π键和σ键的个数比为

 

，六氰合亚铁离子[Fe（CN）₆]^4-的配体CN^-中C原子杂化轨道类型是

 

．
（3）配合物K₄[Fe（CN）₆]中不存在的作用力

 

（填序号）．
A．共价键 B．离子键 C．非极性键 D．配位键
（4）写出一种与SCN^-互为等电子的分子

 

（用化学式表示），该分子的空间构型为

 

．
（5）F^-可以与Mg²⁺、K⁺形成一种立方晶系的离子晶体（如图），该晶体的化学式为

 

，若晶体密度为ρg?cm^-3，则晶胞的棱长为

 

cm（用含ρ、N_A的代数式表示）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,判断简单分子或离子的构型,“等电子原理”的应用,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）Fe原子核外电子数为26，基态原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，F、O、N元素都是第二周期非金属元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级是半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能O＜N＜F，据此解答；
（2）（CN）₂是直线型分子，并有对称性，结构式为：N≡C-C≡N；CN^-为直线型，碳原子的杂化方式为sp，据此解答；
（3）钾离子和六氰合铁离子之间是离子键，六氰合亚铁离子[Fe（CN）₆]^4-中Fe²⁺与CN^-形成配位键，CN^-中存在C≡N三键，为极性共价键，据此解答；
（4）原子总数、价电子总数相同的微粒互为等电子体，根据价层电子对互斥理论判断分子空间构型；
（5）根据均摊法计算晶胞中F^-、Mg²⁺、K⁺离子数目确定化学式，根据ρ=

m

V

计算出晶胞的体积，再算出晶胞的边长．

解答： 解：（1）Fe原子核外电子数为26，基态原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，电子占据的最高能层符号为N，该能层具有的原子轨道数为1+3+5+7=16、电子数为2，F、O、N元素都是第二周期非金属元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级是半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能O＜N＜F，故答案为：N；16； 2；O、N、F；
（2）（CN）₂是直线型分子，并有对称性，结构式为：N≡C-C≡N，（CN）₂中π键和σ键的个数比为4：3，CN^-为直线型，碳原子的杂化方式为sp，故答案为：4：3；sp；
（3）钾离子和六氰合铁离子之间是离子键，六氰合亚铁离子[Fe（CN）₆]^4-中Fe²⁺与CN^-形成配位键，CN^-中存在C≡N三键，为极性共价键，不存在非极性共价键，故选C；
（4）原子总数、价电子总数相同的微粒互为等电子体，与SCN^-互为等电子体的分子为CS₂或CO₂，其中心原子的价电子对数为

4+0

2

=2，无孤对电子，所以分子空间构型为直线型，故答案为：CS₂或CO₂；直线形；
（5）晶胞中F^-离子数目=12×

1

4

=3、Mg²⁺离子数目=8×

1

8

=1、K⁺离子数目=1，故该晶体化学式为：KMg，F₃，设晶胞的边长为a，则有ρ=

39+24+19×3 NA

a3

，所以a=

3	120 ρNA

，故答案为：KMgF₃；

3	120 ρNA

；

点评：本题主要考查了原子杂化轨道、配合物的结构、分子离子的空间构型、等电子体、晶胞的计算，综合性较强，有一定的难度．