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【题目】铁、钴、镍具有相似的性质,在化学上称为铁系元素。回答下列问题:

(1)LiCoO2、 LiFePO4常用作锂离子电池的正极材料。基态Co原子核外电子排布式为_________,第四电离能I4(Co) _________I4(Fe)(“>”“<”),PO43的空间构型为_________

(2)铁系元素能与CO形成Fe(CO)5、Ni(CO)4等金属羰基配合物。

CO互为等电子体的分子和离子分别为__________________(各举一种,填化学式);在CO分子中,键与π键数目之比为_________

(3)铁与K2O、(环戊二烯)在隔绝空气条件下共热可制得二茂铁[Fe(C5H5)2]。在环戊二烯中,C原子的杂化轨道类型为_________。二茂铁熔点为446K,不溶于水,易溶于乙醚、苯、乙醇等有机溶剂,373K即升华;从各种性质看,都表明它是典型的_________化合物。

(4)铁单质的堆积方式有两种,其剖面图分别如图a、b所示。

在图a所示堆积方式里铁原子的半径为rpm,则其晶胞棱长为_________cm。

在图b所示堆积方式里铁原子的总体积占晶体体积的比例为_________(用含圆周率π的代数式表示)

【答案】[Ar]3d74s2 < 正四面体 N2 CN- 1:2 sp2sp3 共价 π

【解析】

(1)Co27号元素原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2

Co3+核外电子排布为不稳定结构3d4、较易失去电子,Fe3+核外电子排布为半满稳定结构3d5,较难失电子,由此比较第4电离能;

PO43-P原子孤电子对数为0、σ键数目为4,由此确定空间构型;

(2)价电子数和原子数相等的粒子互为等电子体;CON2的构相似σ键、π键数分别为1、2;

(3)在环戊二烯中有4C原子为sp2杂化,1C原子为sp3杂化

二茂铁的熔点,溶解性情况包括能升华等性质与分子晶体相似;

(4)a晶胞棱长为x,4rpm= x,求出x;b晶胞棱长为y,Fe原子半径为R,4R= y,再结合球体积公式计算。

:(1)Co27号元素,其价电子排布为3d74s2,基态Co原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2

Co3+核外电子排布为不稳定结构3d4较易失去电子,Fe3+核外电子排布为半满稳定结构3d5,较难失电子,l4(C0)<l4(Fe);

PO43-P原子孤电子对数为0、δ键数目为4,故其空间构型为正四面体;

(2)CO价电子数和原子数相等的分子有N2,离子有CN-,C22-;CON2的构相似,σ键、π键数分别为1、2,σ键与π键数目之比为1:2

(3)在环戊二烯中有4C原子为sp2杂化,1C原子为sp3杂化二茂铁的熔点溶解性情况包括能升华等性质,都表明它是典型的共价化合物

(4)a晶胞棱长为x,4rpm= xx= rpm=r×10-10cm,

b晶胞棱长为y,Fe原子半径为R,4R= y,即R= y,晶胞含有的原子数为(8×1/8+6×1/2)=4,原子总体积为 = πy3,铁原子的总体积占晶体体积的比例为 π。

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Ⅱ.利用SO2Na2CO3、Na2S的混合溶液反应也能制备Na2S2O3,所需仪器如图2。

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(2)从左到右连接各仪器,接口顺序为:_________g、h____________________________________d。

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