Question

12．羰基鐵[Fe（CO）₅]會(huì)使合成甲醇和合成氨等生產(chǎn)過程中的催化劑中毒．
請回答下列問題：
（1）Fe（CO）₅中鐵的化合價(jià)為0，寫出鐵原子的基態(tài)外圍電子排布式3d⁶4s²．
（2）CO分子中C原子上有一對孤對電子，C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，CO分子中C原子的雜化類型為sp雜化．與CO分子互為等電子體的分子和離子各寫出1種，分別為N₂和CN^-（填化學(xué)式）．
（3）Fe（CO）₅常溫下呈液態(tài)，熔點(diǎn)為-20.5℃，沸點(diǎn)為103℃，易溶于非極性溶劑．據(jù)此可以判斷Fe（CO）₅晶體類型為分子晶體．
（4）科學(xué)家通過X射線探明，MgO、CaO的晶體結(jié)構(gòu)與NaCl的晶體結(jié)構(gòu)相似（如圖所示）①比較晶體熔點(diǎn)的高低MgO高于CaO（填“高于”或“低于”），
②Mg²⁺的配位原子所構(gòu)成的立體幾何構(gòu)型為正八面體，
③MgCO₃晶格能大于CaCO₃，為何MgCO₃更易分解鎂離子結(jié)合碳酸根離子中的氧離子能力比鈣離子強(qiáng)（氧化鎂的晶格能比氧化鈣大）．
（5）Ni的堆積與MgO中氧原子堆積相同，Ni可以吸附H₂，氫以單個(gè)原子形式填入四面體空隙，則Ni最大量吸收H₂后，n（Ni）：n（H）=1：2．

Answer 1

分析 （1）Fe的原子序數(shù)為26，利用電子排布規(guī)律來書寫鐵原子的基態(tài)外圍電子排布式；
（2）CO分子中C原子上有一對孤對電子，C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則C、O之間為三鍵，等電子體中原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)都相同；
（3）利用常溫下呈液態(tài)，熔點(diǎn)為-20.5℃，沸點(diǎn)為103℃，易溶于非極性溶劑來分析晶體類型；
（4）①離子的電荷相同時(shí)，離子半徑越小，晶格能越大，熔沸點(diǎn)越大；②以體系為鎂離子，六個(gè)面的面心為配位原子；③分解生成金屬氧化物，利用氧化物的晶格能來分析；
（5）Ni的堆積與MgO中氧原子堆積相同，晶胞中Ni為1+12×$\frac{1}{4}$=4，Ni可以吸附H₂，氫以單個(gè)原子形式填入四面體空隙，則一個(gè)晶胞中有8個(gè)H．

解答 解：（1）Fe的原子序數(shù)為26，則基態(tài)電子排布式為[Ar]3d⁶4s²，所以鐵原子的基態(tài)外圍電子排布式為3d⁶4s²，
故答案為：3d⁶4s²；
（2）CO分子中C原子上有一對孤對電子，C、O原子都符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，孤對電子數(shù)為1，σ鍵數(shù)為1，則碳原子采取sp雜化，又等電子體中原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)都相同，則 N₂、CN^-的原子數(shù)都是2，價(jià)電子數(shù)都是10，則互為等電子體，
故答案為：sp；N₂；CN^-；
（3）因常溫下呈液態(tài)，熔點(diǎn)為-20.5℃，沸點(diǎn)為103℃，易溶于非極性溶劑，熔沸點(diǎn)低，構(gòu)成微粒為分子，則Fe（CO）₅晶體為分子晶體，
故答案為：分子晶體；
（4）①離子的電荷相同時(shí)，離子半徑越小，晶格能越大，熔沸點(diǎn)越大，鎂離子的半徑小，則MgO的熔點(diǎn)高，
故答案為：高于；
②以體系為鎂離子，六個(gè)面的面心為配位原子，則形成空間正八面體結(jié)構(gòu)，
故答案為：正八面體；
③碳酸鹽分解生成金屬氧化物，因鎂離子的半徑比鈣離子的半徑小，則氧化鎂的晶格能比氧化鈣的晶格能大，所以MgCO₃更易分解，
故答案為：鎂離子結(jié)合碳酸根離子中的氧離子能力比鈣離子強(qiáng)（氧化鎂的晶格能比氧化鈣大）；
（5）Ni的堆積與MgO中氧原子堆積相同，O原子占據(jù)體心和棱心，晶胞中Ni為1+12×$\frac{1}{4}$=4，Ni可以吸附H₂，氫以單個(gè)原子形式填入四面體空隙，由圖可知有個(gè)個(gè)四面體，則一個(gè)晶胞中有8個(gè)H，所以Ni最大量吸收H₂后，n（Ni）：n（H）=4：8=1：2，
故答案為：1：2．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)知識(shí)，涉及核外電子排布、等電子體、晶胞的計(jì)算及晶體的性質(zhì)，明確離子晶體中結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、離子的位置及空間結(jié)構(gòu)式解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．