Question

血紅素中含有C、H、O、N、Fe五種冗素．回答下列問題
（1）C、N、O、H四種元素中電負性最大的是

 

（填元素符號）．寫出基態(tài)Fe原子的核外價電子排布圖（如圖1）

 

．Fe²⁺穩(wěn)定性比Fe³⁺穩(wěn)定性

 

（填“強”或“弱”），原因是

 

．
（2）如圖2為血紅蛋白和肌紅蛋白的活性部分一血紅素的結(jié)構(gòu)式．血紅素中C原子的雜化方式有

 

，在如圖的方框內(nèi)用“→”標(biāo)出Fe²⁺的配位鍵．

（3）NiO，F(xiàn)eO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NiO

 

FeO（填“＜”或“＞”）．
（4）根據(jù)等電子原理．寫出CN^-的電子式

 

，N₂O分子的空間構(gòu)型為

 

．
（5）鐵有σ、γ、α三種同素異形體，晶胞結(jié)構(gòu)如圖．γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為

 

，σ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為

 

．σ晶胞形成晶體的堆積方式的名稱為

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)元素周期表電負性的遞變規(guī)律比較電負性強弱；結(jié)合能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則書寫電子排布圖； Fe³⁺較Fe²⁺穩(wěn)定，3d電子排布不同，半滿為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（2）根據(jù)N原子形成的共價鍵類型判斷雜化類型；形成配位鍵時能夠提供孤對電子的原子指向提供空軌道的原子；
（3）離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強，熔點越高；
（4）根據(jù)氮氣分子的電子式寫出CN^-的電子式，注意該微粒是離子；N₂O與CO₂是等電子體，具有相似的結(jié)構(gòu)；
（5）利用均攤法計算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)，再計算其比值；根據(jù)晶胞圖判斷晶體的堆積方式．

解答：解：（1）同周期元素從左到右元素的電負性逐漸增大，則有電負性C＜N＜O，H的電負性最小，所以電負性最大的是O；
基態(tài)Fe原子的核外價電子排布式為[Ar]3d⁶4S²，則基態(tài)Fe原子的核外價電子排布圖為；Fe³⁺較Fe²⁺穩(wěn)定，是因Fe³⁺的3d能級為3d⁵半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，
故答案為：O；；弱；Fe³⁺的3d能級為3d⁵半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定；
（2）形成雙鍵的N原子空間構(gòu)型為平面，所以以sp²雜化，形成單鍵的N原子，與NH₃雜化相同，可知，以sp³雜化；N原子最外層有5個電子，只需要形成3條鍵即可達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，但是圖中形成雙鍵的N原子形成了四條鍵，顯然有一條為配位鍵，可表示為；
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，說明二者都是離子晶體，離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強，熔點越高．由于Ni²⁺的離子半徑小于Fe²⁺的離子半徑，屬于熔點是NiO＞FeO．故答案為：＞；
（4）根據(jù)氮氣分子的電子式寫出CN^-的電子式，且CN^-是離子，符合離子電子式的書寫規(guī)則，所以其電子式為；N₂O與CO₂是等電子體，具有相似的結(jié)構(gòu)，應(yīng)為直線形分子，
故答案是：；直線形；
（5）γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為8×

1

8

+6×

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，由晶胞圖可知，δ晶胞為體心立方（堆積）；
故答案為：4；4：3；體心立方．

點評：本題考查晶體的結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)的相互關(guān)系及應(yīng)用，做題時注意電子排布圖的書寫方法，晶體熔點比較方法，分子空間構(gòu)型的判斷方法以及晶胞的有關(guān)計算，注意學(xué)習(xí)中有關(guān)做題方法的積累，題目難度中等．