Question

铁单质及化合物与我们的生产、生活紧密相关。

(1)Fe³⁺的基态核外价电子排布式为_____，应用原子结构比较 Fe 与同周期的 Mn 第三电离能(I₃)的大小：I₃(Mn)______I₃(Fe)(填＞、＜、＝)。理由是______。

(2)Fe、Fe²⁺、Fe³⁺可以与 CO、SCN^-、CN^-、H₂NCONH₂(尿素)等多种配体形成很多的配合物。

①配合物 Fe(CO)₅ 的熔点-20℃，沸点 103℃，可用于制备纯铁。Fe(CO)₅ 的结构如图所示。下列关于 Fe(CO)₅ 说法不正确的是____。

A.Fe(CO)₅ 是分子晶体

B.Fe(CO)₅ 中 Fe 原子的配体与C₂^2-互为等电子体

C.Fe(CO)₅ 中 σ 键与 π 键之比为 1:1

D.Fe(CO)₅=Fe+5CO 反应中没有新化学键生成

②CN^-的电子式为_____。

③H₂NCONH₂(尿素)中 N、C 原子的杂化方式分别为_____、______，组成尿素的 4 种元素的第一电离能由大到小的顺序为_____，1 mol H₂NCONH₂(尿素) 分子中含有 σ 键的数目为_____。

(3)NaCl 和MgO 都属于离子化合物，NaCl 的熔点为 801.3 ℃，MgO 的熔点高达 2800℃。造成两种晶体熔点差距的主要原因是_____。

(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。CsSiB₃O₇ 属正交晶系(长方体形)。晶胞参数为 a pm、b pm、c pm。如图为沿 y 轴投影的晶胞中所有 Cs 原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs 原子的数目为_____。

Answer

3d5 ＞ Mn 原子失去 2 个电子后其价电子排布式为 3d5，处于半充满状态，更稳定 D sp3 sp2 N＞O＞H＞C 7NA 氧化镁晶体中所含离子的半径更小，电荷数更大，晶格能更大 4

【解析】

（1）Fe是26号元素，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去3个电子形成Fe3＋，所以Fe3＋的基态核外价电子排布式为：3d5；由Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多，而Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态，需要的能量相对要少，所以I3（Mn）＞I3（Fe），

故答案为：3d5；＞；Mn 原子失去 2 个电子后其价电子排布式为 3d5，处于半充满状态，更稳定；

（2）①A．配合物Fe(CO)5的熔沸点很低，属于分子晶体，故A正确；

B．Fe(CO)5中Fe原子的配体为CO，与C22－原子总数相等，价电子数也相同，所以与C22－互为等电子体，故B正确；

C．Fe与CO形成5个配位键即σ键，每个CO分子中含有1个σ键和2个π键，所以Fe(CO)5中σ键与π键之比为1：1，故C正确；

D．反应得到Fe单质，形成金属键，故D错误，

故选：D；

②CN－与N2互为等电子体，根据N2书写其电子式为，故答案为：；

③H2NCONH2(尿素)中N、C 原子的价层电子对个数分别是4、3，根据价层电子对互斥理论判断N、C原子的杂化方式分别为sp3、sp2，同一周期元素，其第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族第一电离能大于其相邻元素，这几种元素第一电离能大小顺序是N＞O＞C＞H，每个H2NCONH2分子中含有7个σ键，所以1 mol H2NCONH2（尿素）分子中含有σ键的数目为7NA；

故答案为：sp3；sp2；N＞O＞C＞H；7NA；

（3）MgO中离子都带2个单位电荷，NaCl中离子都带1个单位电荷，离子半径Cl－>O2－，Mg2＋＜Na＋，高价化合物的晶格能远大于低价离子化合物的晶格，晶格能MgO＞NaCl，故熔点MgO＞NaCl，故答案为：MgO晶体所含离子半径小，离子电荷数多，晶格能大；

（4）原子分数坐标为（0.5，0.2，0.5）的Cs原子位于晶胞体内，原子分数坐标为（0，0.3，0.5）及（1.0，0.3，0.5）的Cs原子分别位于晶胞的左侧面、右侧面上，原子分数坐标为（0.5，0.8，1.0）及（0.5，0.8，0）的Cs原子分别位于晶胞的上底面、下底面，原子分数坐标为（0，0.7，1.0）及（1.0，0.7，1.0）（0，0.7，0）及（1.0，0.7，0）的Cs原子位于晶胞平行于y轴的棱上，则晶胞中Cs原子数目为：1+4×+4×=4；故答案为4。