Question

【题目】铁被称为“第一金属”，铁及其化合物在生产、生活中有广泛用途。

（1）铁原子外围电子轨道表示式为____________________，铁原子核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用_________摄取铁元素的原子光谱。

（2）FeCoOx是一种新型光电催化剂。第四电离能大小关系是I4(Co)____I4(Fe)（填“>”或“<” ) ，原因是_____________。

（3）二茂铁[(C5H5)2Fe]可用作火箭燃料添加剂、汽油抗爆剂。二茂铁熔点172℃，沸点249 ℃，易升华，难溶于水，易溶于有机溶剂，它属于_____________晶体。

（4）环戊二烯（C5H6）结构如图（a），可用于制二茂铁。环戊二烯中碳原子的杂化方式为________。分子中的大π键可用符号表示，其m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数，环戊二烯负离子（C5H5―）结构如图(b)，其中的大π键可以表示为_________________。

（5）某普鲁士蓝类配合物可作为新型钠离子电池电极材料。它由Na+、Ni2+、Fe3+和CN―构成，其晶胞结构如图(c)。该物质中，不存在________（填标号）。A．离子键 B． σ键 C． π键 D． 氢键 E． 金属键

（6）该晶胞中Fe3+采用的堆积方式与_______（选填Po、Na、Mg、Cu）相同，单个晶胞的配位空隙中共容纳_____个 Na+。

Answer 1

【答案】 光谱仪 < 铁失去的是处于半充满状态的3d5的一个电子，相对较难；钴失去3d6上的一个电子后形成稳定的半充满状态，相对容易 分子 sp2 sp3 DE Cu 4

【解析】

（1）铁原子序数为26，由构造原理可知，铁原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6 4s2，外围电子排布式为3d64s2，据此写出轨道表示式；

核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，形成光谱，可以用光谱仪获取原子光谱；

（2）Co原子序数为27，Co3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6、Fe3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，为半充满的稳定状态，失去电子较难，需要较高能量，据此分析解答；
（3）根据该晶体的物理性质分析判断晶体类型；

（4）根据环戊二烯（C5H6）的结构式、结合C原子四键规律分析C原子的杂化类型；由环戊二烯负离子（C5H5-）结构图可知，环戊二烯负离子，由两个双键和一个负电荷组成环状共轭体系，π电子数是6，即六个π电子，据此写出大π键符号；

（5）分析构成普鲁士蓝类配合物的粒子可知，该物质是离子化合物，含有CN-，CN-中存在C≡N三键；

（6）抽出晶胞中Fe3+和CN-可知，晶胞中Ni2+位于体心和棱心位置，配位数是12，晶胞中含有Ni2+数目为12×+1=4，是面心立方最密堆积，类似于Cu晶胞；晶胞中Fe3+的数目为8×+6×=4，CN-的数目为24×+24×+6=24，结合化合物中阴阳离子电荷数相等推断Na+的数目。

铁原子序数为26,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6 4s2，外围电子排布式3d6 4s2，外围电子轨道排布式为；核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，形成光谱，可以用光谱仪获取原子光谱，

故答案为：；光谱仪；

(2)Co3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，不是特殊结构，失去一个电子形成1s22s22p63s23p63d5结构需要能量不大，Fe3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，是半充满的稳定结构，再失去一个电子形成不稳定结构需要较高能量，所以I4(Co)<I4(Fe)，

故答案为：<；铁离子失去处于半充满3d5的一个电子，相对困难，钴离子失去3d6上的一个电子形成较稳定的半充满状态，相对容易；

(3)二茂铁晶体熔沸点不高、易升华、易溶于有机溶剂，符合分子晶体特征，所以该晶体为分子晶体，

故答案为：分子；

(4)由环戊二烯(C5H6)的结构式可知，环戊二烯中有4个C原子形成有C=C双键，1个C原子含有4个CH单键，即有两种C原子，所以杂化类型为sp2和sp3；由环戊二烯负离子(C5H5)结构图可知，环戊二烯负离子，由两个双键和一个负电荷组成环状共轭体系，π电子数是6，即形成5个碳原子、6个π电子的大π键，符号为，

故答案为：sp2、sp3；；

(5)普鲁士蓝类配合物由Na+、Ni2+、Fe3+和CN构成，是离子化合物，存在离子键，含有CN，CN中存在C≡N三键，一个C≡N由1个σ键和2个π键组成，化合物中不存在氢键和金属键，

故答案为：DE；

(6)抽出晶胞中Fe3+和CN可知,晶胞中Ni2+位于体心和棱心位置,配位数是12,晶胞中含有Ni2+数目为12×+1=4，为面心立方最密堆积，类似于Cu晶胞；晶胞中Fe3+的数目为8×+6×=4，CN的数目为24×+24×+6=24，化学式为NaxNi4Fe4(CN)24，由于化合物中阴阳离子电荷数相等，x+4×2+4×3=24×1，解得x=4。即单个晶胞的配位空隙中共容纳Na+的数目为4，

故答案为：Cu；4。