Question

【題目】鐵被稱為“第一金屬”，鐵及其化合物在生產、生活中有廣泛用途。

（1）鐵原子外圍電子軌道表示式為____________________，鐵原子核外電子發生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用_________攝取鐵元素的原子光譜。

（2）FeCoOx是一種新型光電催化劑。第四電離能大小關系是I4(Co)____I4(Fe)（填“>”或“<” ) ，原因是_____________。

（3）二茂鐵[(C5H5)2Fe]可用作火箭燃料添加劑、汽油抗爆劑。二茂鐵熔點172℃，沸點249 ℃，易升華，難溶于水，易溶于有機溶劑，它屬于_____________晶體。

（4）環戊二烯（C5H6）結構如圖（a），可用于制二茂鐵。環戊二烯中碳原子的雜化方式為________。分子中的大π鍵可用符號表示，其m代表參與形成大π鍵的原子數，n代表參與形成大π鍵的電子數，環戊二烯負離子（C5H5―）結構如圖(b)，其中的大π鍵可以表示為_________________。

（5）某普魯士藍類配合物可作為新型鈉離子電池電極材料。它由Na+、Ni2+、Fe3+和CN―構成，其晶胞結構如圖(c)。該物質中，不存在________（填標號）。A．離子鍵 B． σ鍵 C． π鍵 D． 氫鍵 E． 金屬鍵

（6）該晶胞中Fe3+采用的堆積方式與_______（選填Po、Na、Mg、Cu）相同，單個晶胞的配位空隙中共容納_____個 Na+。

Answer 1

【答案】 光譜儀 < 鐵失去的是處于半充滿狀態的3d5的一個電子，相對較難；鈷失去3d6上的一個電子后形成穩定的半充滿狀態，相對容易 分子 sp2 sp3 DE Cu 4

【解析】

（1）鐵原子序數為26，由構造原理可知，鐵原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6 4s2，外圍電子排布式為3d64s2，據此寫出軌道表示式；

核外電子發生躍遷時會吸收或釋放不同的光，形成光譜，可以用光譜儀獲取原子光譜；

（2）Co原子序數為27，Co3+核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6、Fe3+核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，為半充滿的穩定狀態，失去電子較難，需要較高能量，據此分析解答；
（3）根據該晶體的物理性質分析判斷晶體類型；

（4）根據環戊二烯（C5H6）的結構式、結合C原子四鍵規律分析C原子的雜化類型；由環戊二烯負離子（C5H5-）結構圖可知，環戊二烯負離子，由兩個雙鍵和一個負電荷組成環狀共軛體系，π電子數是6，即六個π電子，據此寫出大π鍵符號；

（5）分析構成普魯士藍類配合物的粒子可知，該物質是離子化合物，含有CN-，CN-中存在C≡N三鍵；

（6）抽出晶胞中Fe3+和CN-可知，晶胞中Ni2+位于體心和棱心位置，配位數是12，晶胞中含有Ni2+數目為12×+1=4，是面心立方最密堆積，類似于Cu晶胞；晶胞中Fe3+的數目為8×+6×=4，CN-的數目為24×+24×+6=24，結合化合物中陰陽離子電荷數相等推斷Na+的數目。

鐵原子序數為26,核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6 4s2，外圍電子排布式3d6 4s2，外圍電子軌道排布式為；核外電子發生躍遷時會吸收或釋放不同的光，形成光譜，可以用光譜儀獲取原子光譜，

故答案為：；光譜儀；

(2)Co3+核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，不是特殊結構，失去一個電子形成1s22s22p63s23p63d5結構需要能量不大，Fe3+核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，是半充滿的穩定結構，再失去一個電子形成不穩定結構需要較高能量，所以I4(Co)<I4(Fe)，

故答案為：<；鐵離子失去處于半充滿3d5的一個電子，相對困難，鈷離子失去3d6上的一個電子形成較穩定的半充滿狀態，相對容易；

(3)二茂鐵晶體熔沸點不高、易升華、易溶于有機溶劑，符合分子晶體特征，所以該晶體為分子晶體，

故答案為：分子；

(4)由環戊二烯(C5H6)的結構式可知，環戊二烯中有4個C原子形成有C=C雙鍵，1個C原子含有4個CH單鍵，即有兩種C原子，所以雜化類型為sp2和sp3；由環戊二烯負離子(C5H5)結構圖可知，環戊二烯負離子，由兩個雙鍵和一個負電荷組成環狀共軛體系，π電子數是6，即形成5個碳原子、6個π電子的大π鍵，符號為，

故答案為：sp2、sp3；；

(5)普魯士藍類配合物由Na+、Ni2+、Fe3+和CN構成，是離子化合物，存在離子鍵，含有CN，CN中存在C≡N三鍵，一個C≡N由1個σ鍵和2個π鍵組成，化合物中不存在氫鍵和金屬鍵，

故答案為：DE；

(6)抽出晶胞中Fe3+和CN可知,晶胞中Ni2+位于體心和棱心位置,配位數是12,晶胞中含有Ni2+數目為12×+1=4，為面心立方最密堆積，類似于Cu晶胞；晶胞中Fe3+的數目為8×+6×=4，CN的數目為24×+24×+6=24，化學式為NaxNi4Fe4(CN)24，由于化合物中陰陽離子電荷數相等，x+4×2+4×3=24×1，解得x=4。即單個晶胞的配位空隙中共容納Na+的數目為4，

故答案為：Cu；4。