Question

铁被誉为“第一金属”，铁及其化合物在生活中有广泛应用。回答下列问题：

(1)基态Fe³⁺的电子排布式为________。

(2)实验室用KSCN溶液、苯酚()检验Fe³⁺。N、O、S的第一电离能由大到小的顺序为_______(用元素符号表示)，苯酚中碳原子的杂化轨道类型为______。

(3)FeCl₃的熔点为306℃，沸点为315℃ FeCl₃的晶体类型是______。FeSO₄常作补铁剂，SO₄^2-的立体构型是_______。

(4)羰基铁[Fe(CO)₅]可用作催化剂、汽油抗爆剂等，1 mol Fe(CO)₅分子中含σ键数目为_______，与CO互为等电子体的离子是__________(填化学式，写一种)

(5)氮化铁晶体的晶体结构示意图如图所示。该晶体中铁、氮的微粒个数之比为______。

(6)氧化亚铁晶体的晶胞如图所示。已知：氧化亚铁晶体的密度为ρg·cm^-1，N_A代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，与Fe²⁺紧邻且等距离的Fe²⁺数目为_____；Fe²⁺与O^2-的最短间距为_______ pm。

Answer

1s22s22p63s23p63d5或[Ar] 3d5 N＞O＞S sp2 分子晶体 正四面体形 10NA CN- 或C22- 3∶1 12

【解析】

根据原子或离子的核外电子排布规律分析解答；根据等电子体的概念分析解答；用“均摊法”确定晶胞中所含微粒的个数。

(1) Fe原子核外有26个电子，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子失去4s能级2个电子和3d能级1个电子形成Fe3+，Fe3+电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar] 3d5；
故答案为1s22s22p63s23p63d5或[Ar] 3d5；

(2) 根据同周期同主族元素性质递变规律判断，由于同一周期由左向右元素原子的第一电离能呈递增趋势，但氮原子2p轨道为半充满状态，第一电离能比相邻的元素都大，得N＞O；又由于同主族由上到下元素原子的第一电离能逐渐减小，得O＞S ，所以N、O、S三种元素的第一电离能从大到小的顺序为N＞O＞S；苯环中的C形成3个σ键，无孤电子对，所以苯酚中碳原子的杂化轨道类型为sp2杂化；

故答案为：N>O>S，sp2杂化；

(3) FeCl3的熔点为306℃，沸点为315℃，熔沸点较低，所以 FeCl3的晶体类型是分子晶体； SO42-中S原子价层电子对=4+（6+2-4×2）=4，且不含孤电子对，所以其立体构型是正四面体，硫原子采取sp3杂化；

故答案为分子晶体，正四面体；

(4) 一个CO分子中含有一个σ键，Fe和CO形成配位键，配位键也是σ键，因此1molFe(CO)5分子中含有10molσ键；等电子体是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团。与CO互为等电子体的离子可能是CN-或C22-；

故答案为10 ，CN-或C22-；

(5) 氮化铁晶胞为六棱柱，顶点贡献率为，棱点贡献率为，面点贡献率为，观察晶胞知，12个铁位于顶点，2个铁位于面心，3个铁位于体内，两个氮原子位于体内，所以该晶胞中Fe原子个数为：12×+2×+3=6，N原子数为2，故该晶体中铁、氮的微粒个数之比为6∶2=3∶1；

故答案为3∶1；

(6)根据晶胞图可知，氧化亚铁晶胞类似氯化钠晶胞，棱上3个离子相切，晶胞参数等于相邻两个离子核间距的2倍；上、中、下三层各4个氧离子（共12个氧离子）与中心的氧离子紧邻且等距离，所以，有12个Fe2+与Fe2+紧邻且等距离；用“均摊法”，1个晶胞中含有Fe2+个数为：6×+8×=4，含有O2-个数为：12×+1=4，所以1个氧化亚铁晶胞中含4个FeO，设Fe2+与O2-的最短间距为apm，根据密度关系： ，可得到。

故答案为12 ，。