Question

【选修3：物质结构与性质】（10分）
血红素中含有C、O、N、Fe五种元素。回答下列问题：
（1）C、N、O、H四种元素中电负性最小的是             （填元素符合），写出基态Fe原子的核外电子排布式          。
（2）下图所示为血红蛋白和肌红蛋白的活性部分――血红素的结构式。血红素中N原子的杂化方式有            ，在右图的方框内用“→”标出Fe^2＋的配位键。
  
（3）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni²⁺和Fe²⁺的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO ________ FeO(填“＜”或“＞”)；
（4）N与H形成的化合物肼(N₂H₄)可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：
2N₂H₄(l)+ N₂O₄(l)＝3N₂(g)+ 4H₂O(g) △H＝－1038.7kJ/mol
若该反应中有4mol N—H键断裂，则形成的键有___________mol。
（5）根据等电子原理，写出CN^—的电子式       ，1 mol O₂²⁺中含有的π键数目为   。
（6）铁有δ、γ、α三种同素异形体如下图所示。则γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为   ，δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为   。

Answer 1

（1）H；[Ar]3d⁶4S² （2）sp²、sp³；（3）＞ （4）3
（5）；2N_A （6）4；4:3

试题分析：（1）同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大，则有电负性C＜N＜O，H的电负性最小。铁的原子序数是26，根据核外电子排布规律可知，基态Fe原子的核外价电子排布式为[Ar]3d⁶4S²。（2）形成双键的N原子空间构型为平面，所以为sp²杂化，形成单键的N原子，与NH₃杂化相同，可知应该是sp³杂化；N原子最外层有5个电子，只需要形成3条键即可达到稳定结构，但是图中形成双键的N原子形成了四条键，显然有一条为配位键，可表示为。
（3）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高．由于Ni²⁺的离子半径小于Fe²⁺的离子半径，属于熔点是NiO＞FeO。
（4）N₂H₄中含有4个N－H单键，根据化学方程式可知，若反应中有4mol N—H键断裂，则必然生成1.5mol氮气。氮气中含有氮氮三键。而三键含有1个σ键和2个键，因此反应中形成的键有1.5mol×2＝3mol。
（5）价电子数与原子数分别都相等的是等电子体，CN^-与氮气互为等电子体，则根据氮气分子的电子式写出CN^-的电子式，且CN^-是离子，符合离子电子式的书写规则，所以其电子式为；O₂²⁺与氮气也互为等电子体，则1 mol O₂²⁺中含有的π键数目为2N_A。
（6）γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为8×+6×=4，δ、α两种晶胞中铁原子的配位数分别为8、6，则配位数之比为8：6=4：3。