Question

【題目】鐵被譽為“第一金屬”，鐵及其化合物廣泛應用于生活、生產(chǎn)、國防等領(lǐng)域。

（1）Fe2+是構(gòu)成人體血紅蛋白（如圖1所示）的重要元素，基態(tài)Fe2+簡化的電子排布式為___________；用物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識分析Fe2+在空氣中容易被氧化成Fe3+的主要原因：_________________________________________。

（2）血紅蛋白中所含非金屬元素的電負性由小到大的順序為___________；碳原子的雜化軌道類型為__________________雜化。

（3）羰基鐵[Fe(CO)5]可用作催化劑等。1mol[Fe(CO)5]分子中含有____mol的σ鍵，與CO互為等電子體的離子的化學式為___________________________（寫一種）。

（4）據(jù)報道，工業(yè)上可電解熔融的FeO、Fe2O3冶煉高純鐵。Fe2O3的熔點____________（填“高于”或“低于”） FeO的熔點，理由是____________________________________________。

（5）鐵晶體有面心立方、體心立方。在這兩種晶體中鐵的配位數(shù)之比為______________。

（6）某種氮化鐵晶體的晶胞如圖2所示。已知：該晶胞邊長、高分別為anm、bnm，NA=6.02×1023mol-l

①該氮化鐵晶體的化學式為______________。

②列式表示該氮化鐵晶體的密度_________________________________________。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d6 Fe3+的3d軌道半充滿，較穩(wěn)定，Fe2+容易被氧化為Fe3+ H、C、N、O sp3 、sp2 10 CN- 高于 Fe3+所帶電荷數(shù)大于Fe2+，Fe3+的半徑小于Fe2+，所以Fe2O3 的晶格能大于FeO，熔點高于FeO。 3:2 Fe3N 364/(3 NA a2b)g/nm3

【解析】本題主要考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)。

（1）基態(tài)Fe2+簡化的電子排布式為[Ar]3d6；用物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識分析Fe2+在空氣中容易被氧化成Fe3+的主要原因：Fe3+的3d軌道半充滿，較穩(wěn)定，Fe2+容易被氧化為Fe3+。

（2）血紅蛋白中所含非金屬元素為H、C、N、O，同周期元素非金屬性C<N<O，H的非金屬性較弱，總之，非金屬性H<C<N<O，所以電負性由小到大的順序為H、C、N、O；單鍵碳原子的雜化軌道類型為sp3雜化，雙鍵碳原子的雜化軌道類型為sp2雜化。

（3）[Fe(CO)5]分子中CO分子含有一個σ鍵，每個CO分子與Fe原子之間有一個σ鍵，共10個σ鍵，所以1mol[Fe(CO)5]分子中含有10mol的σ鍵，與CO互為等電子體的離子的化學式為CN-。

（4）Fe2O3的熔點高于FeO的熔點，理由是Fe3+所帶電荷數(shù)大于Fe2+，Fe3+的半徑小于Fe2+，所以Fe2O3的晶格能大于FeO，熔點高于FeO。

（5）鐵的面心立方晶體中配位數(shù)是12，體心立方晶體中配位數(shù)是8。在這兩種晶體中鐵的配位數(shù)之比為3:2。

（6）①晶胞平均含有6個鐵原子、2個氮原子，所以該氮化鐵晶體的化學式為Fe3N。

②晶胞底面積為底面積為3a2，晶胞體積為3a2b，該氮化鐵晶體的密度為364/(3 NA a2b)g/nm3。