Question

11．鐵是最常見的金屬材料．鐵能形成[Fe（H₂NCONH₂）₆]（NO₃）₃[三硝酸六尿素合鐵（Ⅲ）]和Fe（CO）_x等多種配合物．
（1）基態(tài)Fe³⁺的M層電子排布式為3s²3p⁶3d⁵；
（2）尿素（H₂NCONH₂）分子中C、N原子的雜化方式分別是sp²、sp³；
（3）配合物Fe（CO）_x的中心原子價(jià)電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18，則x=5． Fe（CO）_x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)此可判斷Fe（CO）_x晶體屬于分子晶體（填晶體類型）．
（4）常溫條件下，鐵的晶體采用如圖所示的堆積方式．則這種堆積模型的配位數(shù)為8，如果鐵的原子半徑為a cm，阿伏加德常數(shù)的值為N_A，則此種鐵單質(zhì)的密度表達(dá)式為$\frac{112}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 （1）Fe原子核外電子數(shù)為26，原子形成陽離子先按能層高低失去電子，能層越高的電子越容易失去，同一能層中按能級(jí)高低失去電子，能級(jí)越高越容易失去；
（2）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定其雜化方式；
（3）Fe原子最外層電子數(shù)為8，CO為配體，CO分子提供1對(duì)電子，進(jìn)而計(jì)算x的值；
Fe（CO）_x常溫下呈液態(tài)，熔沸點(diǎn)低，易溶于非極性溶劑，可判斷Fe（CO）_x晶體屬于分子晶體；
（4）Fe元素對(duì)應(yīng)的單質(zhì)在形成晶體時(shí)，采用如圖2所示的堆積方式，則這種堆積模型為體心立方堆積，即在立方體的中心有一個(gè)鐵原子，與這個(gè)鐵原子距離最近的原子位于立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，所以鐵的配位數(shù)為8，每個(gè)晶胞中含有的鐵原子數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2，如果Fe的原子半徑為a cm，其體對(duì)角線為4個(gè)原子半徑距離，則晶胞棱長(zhǎng)=$\frac{4a}{\sqrt{3}}$cm，其密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×2}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}}$g/cm³．

解答 解：（1）Fe原子核外有26個(gè)電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，F(xiàn)e原子失去4s能級(jí)2個(gè)電子、3d能級(jí)1個(gè)電子形成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，則M層電子排布式為：3s²3p⁶3d⁵，
故答案為：3s²3p⁶3d⁵；
（2）尿素（H₂NCONH₂）分子中C原子與O原子之間形成C=O雙鍵，與N原子之間形成C-N單鍵，沒有孤對(duì)電子，其雜化軌道數(shù)目為3，雜化方式為sp²雜化；尿素分子中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+3}{2}$=4，所以N原子的雜化方式為sp³；
故答案為：sp²；sp³；
（3）Fe原子最外層電子數(shù)為8，CO為配體，CO分子提供1對(duì)電子，則8+2x=18，故x=5；
Fe（CO）_x常溫下呈液態(tài)，熔沸點(diǎn)低，易溶于非極性溶劑，可判斷Fe（CO）_x晶體屬于分子晶體，
故答案為：5；分子晶體；
（4）Fe元素對(duì)應(yīng)的單質(zhì)在形成晶體時(shí)，采用如圖2所示的堆積方式，則這種堆積模型為體心立方堆積，即在立方體的中心有一個(gè)鐵原子，與這個(gè)鐵原子距離最近的原子位于立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，所以鐵的配位數(shù)為8，每個(gè)晶胞中含有的鐵原子數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2，如果Fe的原子半徑為a cm，其體對(duì)角線為4個(gè)原子半徑距離，則晶胞棱長(zhǎng)=$\frac{4a}{\sqrt{3}}$cm，其密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×2}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}}$g/cm³=$\frac{\frac{56}{{N}_{A}}×2}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}}$g/cm³=$\frac{112}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}{N}_{A}}$ g/cm³，
故答案為：8；=$\frac{112}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計(jì)算、晶體類型判斷、原子雜化方式判斷、原子核外電子排布等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，知道價(jià)層電子對(duì)互斥理論內(nèi)涵，題目難度中等．