Question

血红蛋白是脊椎动物血红细胞的一种含铁的复合变构蛋白，如图甲所示为血红蛋白的活性部分-血红素的结构请依据所给信息，回答下列问题：

（1）血红素中含有C、H、O、N、Fe五种元素，其中N元素铀¹⁴N与¹⁵N两种同位素，下列说法正确的是

 

A、等质量的¹⁴N₂与¹⁵N₂所含的中子数之比为14：15
B、¹⁴N₂与¹⁵N₂互为同位素
C、¹⁴N与¹⁵N电子层结构完全相同
D、原子半径：¹⁴N小于¹⁵N
（2）血红素中N原子的两种杂化方式分别为

 

；
（3）C、H、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序是

 

；
（4）上述非金属元素中最外层有2个未成对电子的元素组成的原子个数比为1：1的分子属于

 

分子（填“极性”、“非极性”）；
（5）写出基态Fe原子的核外电子排布式

 

，在如图乙的方框内用“→”标出Fe²⁺的配位键；
（6）铁有δ、γ、α三种同素异形体，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

 

；在δ晶胞中空间利用率为

 

，与其具有相同堆积方式的金属还有

 

（填元素符号）．

Answer 1

考点：原子轨道杂化方式及杂化类型判断,元素周期律的作用,元素电离能、电负性的含义及应用,不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别

专题：

分析：（1）A．¹⁴N₂与¹⁵N₂的中子数分别为14、16；
B．质子数相同，中子数不同的原子为同位素；
C．¹⁴N与¹⁵N的核外电子数都为7；
D．¹⁴N与¹⁵N的核外电子排布相同；
（2）根据每个N原子含有的σ 键个数与孤电子对数之和判断其杂化方式；
（3）根据H的电负性最小以及同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第五主族元素的第一电离能大于第六主族元素的；
（4）上述非金属元素中最外层有2个未成对电子的元素组成的原子为C和O，正负电荷重心重合为非极性分子，正负电荷重心不重合为极性分子；
（5）Fe是26元素，核外电子数为26，根据核外电子排布规律书写；配位键由提供孤电子对的原子指向提供空轨道的原子；
（6）利用均摊法计算γ晶体晶胞中所含有的铁原子数；先判断δ、α两种晶胞中铁原子的配位数，再计算其比值；体心立方堆积，空间利用率为68%，为K型，与Na、K、Fe具有相同堆积方式．

解答： 解：（1）A．¹⁴N₂与¹⁵N₂的中子数分别为14、16，所以等质量的¹⁴N₂与¹⁵N₂所含的中子数之比为（

m

28

×14）：（

m

30

×16）=15：16，故A错误；
B．¹⁴N₂与¹⁵N₂是单质，不属于同位素，故B错误；
C．¹⁴N与¹⁵N的核外电子数都为7，电子层结构完全相同，故C正确；
D．¹⁴N与¹⁵N的核外电子排布相同，原子半径相同，故D错误；
故选C．
（2）血红素中N原子有的含有3个σ 键和一个孤电子对，属于sp³杂化；有的含有3个σ 键，属于sp² 杂化方式；
故答案为：sp²和sp³；
（3）同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第五主族元素的第一电离能大于第六主族元素的，则有电负性C＜O＜N，H的电负性最小，所以H＜C＜O＜N；
故答案为：H＜C＜O＜N；
（4）上述非金属元素中最外层有2个未成对电子的元素组成的原子为C和O，CO是直线形分子，分子结构对称，但正负电荷的中心不重合，属于极性分子；
故答案为：极性；
（5）Fe是26元素，核外电子数为26，态原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；配位键由提供孤电子对的原子指向提供空轨道的原子，Fe²⁺的配位键为；
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；；
（6）该晶胞中顶点上含有的原子数=

1

8

×8=1，面心上含有的原子数=

1

2

×6=3，所以一个晶胞中含有4个原子；
δ、α两种晶胞中铁原子的配位数分别是8个和6个，所以δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比是4：3；δ晶胞为体心立方堆积，空间利用率为68%，为K型，与Na、K、Fe具有相同堆积方式；
故答案为：4；4：3；68%；Na、K；

点评：本题考查了物质结构中的有关知识，涉及电负性、电负性、配位键、杂化方式以及晶胞的计算等问题，题目难度较大，易错点为（6）．注意利用均摊法计算晶胞．