Question

（1）铁及铁的化合物在生产、生活中有着重要的用途．
①．聚合硫酸铁（简称PFS）[Fe （OH）_n（SO₄） _（3-n）/2]_m（m是聚合度），常用于在水体中形成絮状物，以吸附重金属离子．则其中铁元素的价态为

 

，SO₄^2-的空间构型为

 

．
②．六氰合铁酸钾K₃[Fe（CN）₆]可用于检验Fe²⁺，出现特殊的蓝色沉淀．CN^-中碳原子的杂化方式为

 

，写出与CN^一互为等电子体的一种离子的化学式

 

，其电子式为

 

．
③．三氯化铁在常温下为固体，熔点304℃，沸点316℃，300℃以上可升华，易溶于水，也易溶于乙醚，丙酮等有机溶剂．据此推断三氯化铁晶体为

 

晶体．
④．普鲁士蓝是一种配合物，可用作染料，它的结构单元如右图所示，普鲁士蓝中n（CN^一）：n（K⁺）：n（Fe³⁺）：n（Fe²⁺）=

 

．
（2）水和氨有相似之处，如：H2O+H⁺=H₃O⁺、NH₃+H⁺=NH₄⁺．
①NH₄⁺的键角

 

H₃O⁺的键角（填“大于”或“小于”）．
②冰和固态氨的晶胞都不属于分子最密堆积，原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）①根据正负化合价的代数和为0计算铁元素的化合价；根据SO₄^2-中心原子含有的共价键个数与孤电子对个数之和确定其空间构型；
②根据C原子价层电子对个数确定杂化方式；等电子体指原子数相等价电子总数相等的微粒；等电子体的结构相似，故O₂²⁺的电子式与CN^一的电子式相似，含有2个π键；
③根据分子晶体的熔点、沸点低来分析；
④利用均摊法计算以及电荷守恒来分析；
（2）①NH₄⁺中N原子，H₃O⁺的键中O原子都采取SP³，轨道构型为正四面体，但H₃O⁺中含有1对孤电子对，使得H₃O⁺的键角偏小；
②氢键具有饱和性和方向性．

解答：解：（1）①[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]_m中n小于5，且

n

2

为正整数，且化合物中各元素的化合价代数和为0，铁的化合价为正整数，所以n=2，铁元素的化合价为+3；
SO₄^2-中心原子含有4个σ键，孤电子对数=

1

2

×（6+2-4×2）=0，所以其空间构型为正四面体结构，
故答案为：+3、正四面体；
②CN^-中C原子价层电子对个数=1+

1

2

（4+1-1×3）=2，所以采取sp杂化；
CN^-含有2个原子，价电子总数为4+5+1=10，故其等电子体为O₂²⁺，根据等电子体原理可知，O₂²⁺的电子式 ，
故答案为：sp；O₂²⁺；；
③三氯化铁，其熔点：282℃，沸点315℃，在300℃以上升华，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，符合分子晶体的特征，故为三氯化铁分子晶体，
故答案为：分子；   
④Fe³⁺离子的个数为：4×

1

8

=

1

2

；Fe²⁺离子的个数为：4×

1

8

=

1

2

；CN^-离子的个数为：12×

1

4

=3，
根据电荷守恒：N（K⁺）+N（Fe³⁺）×3+N（Fe²⁺）×2=N（CN^一），得N（K⁺）=

1

2

，
普鲁士蓝中 n（K⁺）：n（Fe³⁺）：n（Fe²⁺）：n（CN^一）=1：1：1：6，
故答案为：1：1：1：6；
（2）①NH₄⁺中N原子，H₃O⁺的键中O原子都采取SP³，轨道构型为正四面体，但H₃O⁺中含有1对孤电子对，使得H₃O⁺的键角偏小，小于109.5°，
故答案为：大于；
②冰和固态氨中都含有氢键，氢键具有饱和性和方向性，所以冰和固态氨的晶胞都不属于分子最密堆积，故答案为：氢键具有饱和性和方向性．

点评：本题主要考查元素化合价、电子排布式、键角、晶体性质、晶胞计算、等电子体的运用等，是对知识与能力综合考查，难度较大．