Question

【題目】鐵觸媒是重要的催化劑，CO易與鐵觸媒作用導致其失去催化活性：除去CO的化學反應方程式為：[Cu(NH3)]OOCCH3+CO+NH3=[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3。

請回答下列問題

(1)基態Fe原子的核外電子排布式為______________________；

(2)鐵的一種配合物Fe(CO)x的中心原子價電子數與配體用于成鍵提供的電子數之和為18，則x=__________；已知該配合物的熔點為－20.5℃，沸點為103℃，易溶于CC14，據此可以判斷Fe(CO)x晶體屬于___________(填晶體類型)。與CO互為等電子體的分子的分子式為___________。

(3)配合物[Cu(NH3)]OOCCH3中碳原子的雜化類型是___________。用[Cu(NH3)]OOCCH3除去CO的反應中，肯定有___________形成。

a.離子鍵 b.配位鍵 c.非極性鍵 d.σ鍵

(4)單質鐵的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如圖所示，面心立方晶胞和體心立方晶胞中實際含有的鐵原子個數之比為___________。鐵晶體的體心立方堆積空間利用率為___________(用含π的式子表示)。

Answer 1

【答案】[Ar]3d64s2 5 分子晶體 N2 sp2、sp3 bd 2:1 ×100%

【解析】

(1)基態Fe原子的核電荷數為26，依據能層原理寫出其電子排布式；

(2)配合物Fe(CO)x的中心原子是鐵原子，其價電子數是8，每個配體提供的電子數是2，據此判斷x值；分子晶體的熔沸點較低；根據原子個數相等價電子數相等的微粒為等電子體分析；

(3)該配合物中C原子價層電子對個數是4和3且不含孤電子對，根據價層電子對互斥理論確定C原子雜化方式；用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反應中，肯定有配位鍵和δ鍵生成；

(4)利用均攤法計算晶胞中Fe原子個數；空間利用率=×100%。

(1)核電荷數為26的基態Fe原子的核外電子排布式為[Ar]3d64s2；

(2)配合物Fe(CO)x的中心原子是鐵原子，其價電子數是8，每個配體提供的電子數是2，8+2x=18，x=5，分子晶體的熔沸點較低，根據題給信息知，該物質的熔沸點較低，所以為分子晶體；CO含有2個原子，價電子總數為4+6=10，與CO互為等電子體的分子有N2；

(3)該配合物中C原子有2種情況，其價層電子對個數分別是4和3，且不含孤電子對，根據價層電子對互斥理論，可以確定C原子雜化方式分別為sp3、sp2；用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反應中，肯定有Cu原子和CO之間的配位鍵形成，配位鍵屬于δ鍵，故答案為：bd；

(4)利用均攤法計算晶胞中Fe原子個數，面心立方晶胞中Fe原子個數=8×+6×=4、體心立方晶胞中Fe原子個數=1+8×=2，所以二者Fe原子個數之比=4：2=2：1；設Fe原子的半徑為r cm，則晶胞的體對角線為4r cm，根據勾股定理可以求出晶胞的邊長。則晶胞中Fe原子總體積為2×π(rcm)3，晶胞體積為(rcm)3，則空間利用率×100%=×100%。