Question

铁、铜及其化合物在日常生产、生活中有着广泛的应用。回答下列问题：

（1）铁元素在周期表中的位置是_______，基态Cu²⁺的核外电子排布式是__________。元素铁与铜的第二电离能分别为：I_Cu=1958 kJ·mol^-1、I_Fe=1561 kJ·mol^-1，I_Cu＞I_Fe的原因是_________________。

（2）有机铁肥三硝酸六尿素合铁(Ⅲ)，化学式为：[Fe(H₂NCONH₂)₆](NO₃)₃。

①尿素分子中C原子的杂化方式是__________。

②[Fe(H₂NCONH₂)₆](NO₃)₃ 中“H₂NCONH₂”与 Fe(Ⅲ)之间的作用力是_______。根据价层电子对互斥理论推测 NO₃^－的空间构型为____________。

（3）Fe³⁺可用SCN^－检验，其对应的酸有两种，分别为硫氰酸（H-S-C≡N）和异硫氰酸（H-N=C=S），这两种酸中沸点较高的是_______， 原因是______________。

（4）FeCl₃晶体易溶于水和乙醇，用酒精灯加热即可气化，由此可知 FeCl₃的晶体类型为______；S和Fe形成的某化合物，其晶胞如图一所示， 则该物质的化学式为__________。

（5）Cu晶体的堆积方式如图二所示，晶体中Cu原子的配位数为_______；设Cu原子半径为a，晶体空间利用率为 _________（用含a 的式子表达，不化简）。

Answer

4 周期 VIII 族 [Ar]3d9 铜失去1个电子后为3d10，轨道为全充满，相对较稳定，再失去电子较难；而铁失去1个电子后为3d64s1，再失去电子相对较易 sp2 配位键 平面三角形 异硫氰酸（ H-N=C=S） 异硫氰酸更易形成分子间氢键 分子晶体 FeS 12

【解析】（1）铁元素是26号，在周期表中的位置是四 周期 VIII 族；基态Cu2+的核外电子排布式是[Ar]3d9；ICu＞IFe的原因是 铜失去1个电子后为3d10，轨道为全充满，相对较稳定，再失去电子较难；而铁失去1个电子后为3d64s1，再失去电子相对较易 ；

（2）①尿素分子中C原子形成3个σ键和一个π键，杂化方式是sp2 ； Fe(Ⅲ)提供空轨道，配体H2NCONH2中的两个N原子提供孤电子对，[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3 中“H2NCONH2”与 Fe(Ⅲ)之间的作用力是配位键；根据价层电子对互斥理论，NO3―中心原子N的价层电子对为3+(5+1-2×3)/2=3,杂化方式是sp2 ，推测 NO3－的空间构型为平面三角形。（3）硫氰酸（H-S-C≡N）和异硫氰酸（H-N=C=S）沸点较高的是异硫氰酸（H-N=C=S），该分子中N原子电负性较大，且存在N―H键，具备氢键形成的条件，易形成分子间氢键。（4）FeCl3晶体易溶于水和乙醇，用酒精灯加热即可气化，说明FeCl3沸点低，分子极性小，具有分子晶体的特点为分子晶体。根据图一晶胞中Fe的个数为4，S原子的个数为8×1/8+6×1/2=4，故该物质的化学式为FeS；（5）以铜晶胞的一个面心的原子为观察点，该平面和上下两个平面上各有四个原子与中心原子最近且距离相等，共12个，晶体中Cu原子的配位数为12；4个铜原子的体积4×4πa3,晶胞的边长为4a×/2,故空间利用率为

点睛：（2）①尿素分子中C原子形成3个σ键和一个π键，杂化方式是sp2 ； Fe(Ⅲ)提供空轨道，配体H2NCONH2中的两个N原子提供孤电子对，[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3 中“H2NCONH2”与 Fe(Ⅲ)之间的作用力是配位键；不容易叙述到位，是答题难点；（3）硫氰酸（H-S-C≡N）和异硫氰酸（H-N=C=S）沸点较高的是异硫氰酸（H-N=C=S），该分子中N原子电负性较大，且存在N―H键，具备氢键形成的条件，易形成分子间氢键。氢键形成的条件不容易分析到，是思考的难点；空间利用率与立体几何相结合，要有一定的空间想象力，是难点。