Question

20．血紅素中含有C、O、N、Fe五種元素．回答下列問(wèn)題：
（1）C、N、O三種元素中電負(fù)性最小的是C．（填元素符號(hào)），寫出基態(tài)Fe原子的核外電子排布式（簡(jiǎn)寫）[Ar]3d⁶4S²．
（2）如圖1所示為血紅蛋白和肌紅蛋白的活性部分--血紅素的結(jié)構(gòu)式．血紅素中N原子的雜化方式有sp²、sp³，在如圖2的方框內(nèi)用“→”標(biāo)出Fe²⁺的配位鍵．

（3）NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，Ni²⁺和Fe²⁺的離子半徑分別為69pm和78pm，則熔點(diǎn)NiO＞FeO  （填“＜”或“＞”）．
（4）根據(jù)等電子原理，寫出CN^-的電子式，1mol O₂²⁺中含有的π鍵數(shù)目為2N_A．
（5）鐵有δ、γ、α三種同素異形體，γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為4，δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為4：3．

（6）現(xiàn)有兩種組成皆為TiCl₃.6H₂O的晶體，其中 Ti³⁺的配位數(shù)均為6，但一種為紫色，
另一種為綠色．為測(cè)定這兩種晶體的化學(xué)式，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
①兩種配合物晶體各取1mol配成待測(cè)溶液；
②分別往待測(cè)溶液中滴入AgNO₃溶液，均產(chǎn)生白色沉淀；
③沉淀完全后分別過(guò)濾、洗滌、干燥后稱量，發(fā)現(xiàn)原紫色晶體的水溶液與AgNO₃溶液反應(yīng)得到的白色沉淀為3mol，綠色晶體的水溶液反應(yīng)得到的白色沉淀為2mol．則綠色晶體的化學(xué)式為[TiCl（H₂O）₅]Cl₂•H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素周期表電負(fù)性的遞變規(guī)律比較電負(fù)性強(qiáng)弱；根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫基態(tài)Fe原子的核外電子排布式；
（2）根據(jù)N原子的價(jià)電子排布式2s²2p³，若N原子形成3個(gè)共價(jià)鍵，則氮原子周圍還有一對(duì)孤對(duì)電子，即此時(shí)無(wú)配位鍵，該氮原子為sp³雜化，如NH₃．若N原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，則必有一個(gè)是配位鍵，若還存在雙鍵（雙鍵視為單鍵），則該氮原子為sp²雜化，如本題中的，若都為單鍵，則該氮原子為sp³雜化；
（3）離子晶體的熔點(diǎn)與離子鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高；
（4）N₂與CN^-為等電子體，根據(jù)氮?dú)夥肿拥碾娮邮綄懗鯟N^-的電子式，注意該微粒是離子；根據(jù)O₂²⁺的電子式 ，算出1mol O₂²⁺中含有的π鍵數(shù)目；
（5）利用均攤法計(jì)算γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)；先判斷δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)，再計(jì)算其比值；
（6）在配合物中的氯原子是不能自由移動(dòng)的，但配離子中可以形成氯離子，氯離子可以與銀離子反應(yīng)生成氯化銀白色沉淀，根據(jù)沉淀情況可以得到有幾個(gè)離子在配合物中．

解答 解：（1）同周期元素從左到右元素的電負(fù)性逐漸增大，則有電負(fù)性C＜N＜O，C的電負(fù)性最小，
基態(tài)Fe原子的核外價(jià)電子排布式為：[Ar]3d⁶4S²，
故答案是：C；[Ar]3d⁶4S²；
（2）根據(jù)N原子的價(jià)電子排布式2s²2p³，若N原子形成3個(gè)共價(jià)鍵，則氮原子周圍還有一對(duì)孤對(duì)電子，即此時(shí)無(wú)配位鍵，該氮原子為sp³雜化，如NH₃．若N原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，則必有一個(gè)是配位鍵，若還存在雙鍵（雙鍵視為單鍵），則該氮原子為sp²雜化，如本題中的，若都為單鍵，則該氮原子為sp³雜化，如NH₄⁺，
故答案為：sp²、sp³；；

（3）Ni0、Fe0的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，說(shuō)明二者都是離子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)與離子鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高．由于Ni²⁺的離子半徑小于Fe²⁺的離子半徑，屬于熔點(diǎn)是NiO＞FeO，
故答案為：＞；

（4）N₂與CN^-為等電子體，氮?dú)夥肿觾?nèi)是通過(guò)共用電子對(duì)形成共價(jià)鍵；氮原子核外有5個(gè)電子，形成氮氮三鍵，氮分子的電子式為，根據(jù)氮?dú)夥肿拥碾娮邮綄懗鯟N^-的電子式，且CN^-是離子，所以其電子式為：，
根據(jù)等電子體原理可知，O₂²⁺的電子式 ，在1mol三鍵含有2mol的π鍵和1mol的δ鍵，故1mol O₂²⁺中，含有2N_A個(gè)π鍵，
故答案是：；2N_A； 
（5）γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)分別為8、6，則配位數(shù)之比為8：6=4：3，
故答案為：4； 4：3．
（6）氯離子可以與銀離子反應(yīng)生成氯化銀白色沉淀，通過(guò)沉淀的質(zhì)量可以推斷出氯離子的含量，發(fā)現(xiàn)原紫色晶體的水溶液與AgNO₃溶液反應(yīng)得到的白色沉淀為3mol，綠色晶體的水溶液反應(yīng)得到的白色沉淀為2mol，兩種晶體的組成皆為TiCl₃•6H₂O，說(shuō)明紫色晶體中有三個(gè)自由移動(dòng)的氯離子，而綠色晶體中只有2個(gè)自由移動(dòng)的離子，即有一個(gè)氯原子形成了配合物，因?yàn)殁仦?配位，即配合物中須有五個(gè)水，即化學(xué)式為[TiCl（H₂O）₅]Cl₂•H₂O，而紫色晶體的化學(xué)式為[Ti（H₂O）₆]Cl₃，
故答案為：[TiCl（H₂O）₅]Cl₂•H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)知識(shí)，涉及電負(fù)性大小比較、雜化理論的應(yīng)用、等電子體、配合物的性質(zhì)等知識(shí)，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，題目難度中等．