Question

【題目】鐵元素與我們的生活息息相關。回答下列問題：

（1）硝普鈉（Na2[Fe(CN)5(NO)] 2H2O）可用于治療急性心率衰竭。

①Fe3+的價電子軌道表示式為____________。

②硝普鈉中不存在的作用力有____________（填序號）。

a．離子鍵 b．金屬鍵 c．配位鍵 d．極性共價鍵 e．非極性共價鍵 f．氫鍵

③硝普鈉的內界[Fe(CN)5(NO)]2-中，非金屬元素的第一電離能由大到小的順序為______，由其中兩種元素按原子個數比為1:3組成的常見陰離子的空間構型為_________。

（2）三氯化鐵是一種重要的鐵鹽，熔沸點較低，易溶于丙酮。

①FeCl3晶體類型為____________。

②FeCl3的熔點(555K)高于AlCl3(467K)的原因是_______________。

③Fe3+可用KSCN溶液檢驗，SCN-中σ鍵和π鍵的個數比為_______。

（3）某FexNy的晶胞如下圖1所示，其化學式為____________，Cu可完全替代該晶體中的A位置Fe或B位置Fe，形成產物Fe(x-n)CunNy。FexNy轉化為兩種Cu替代型產物的能量變化如下圖2所示。其中更穩定的Cu替代型產物晶體的密度為ρ gcm-3，阿伏加德羅常數為NA，求晶胞參數a=___nm。

Answer 1

【答案】 b、e N＞O＞C 平面三角形 分子晶體 二者均為分子晶體，且組成和結構相似，FeCl3的相對分子質量大，分子間作用力（或范德華力）大 1:1 Fe4N

【解析】

（1）①Fe的原子序數為26，依據基態原子的價層電子排布式書寫Fe3+的價電子軌道表示式；

②根據絡合物中存在的作用力判斷；

③依據第一電離能的規律作答；根據價層電子對互斥理論分析空間構型；

（2）①根據給定的物理性質分析晶體類型；

②分子晶體的相對分子質量越大，分子間作用力（或范德華力）大；

③1個共價單鍵中含1個σ鍵，一個共價雙鍵中含1個σ鍵和1個π鍵，再結合SCN-內化學鍵類型分析；

（3）利用“均攤法”計算出晶胞內Fe和N的個數，進而求出化學式；

由圖2可知，Cu替代A位置的Fe時能量較低，更穩定，則Cu位于頂點，均攤法確定化學式，晶胞質量除以晶胞的體積得密度；

（1）①Fe原子的核外電子數為26，基態原子的價層電子排布式為3d64s2，失去3個電子得到Fe3+，則其價電子軌道表示式為；

②硝普鈉（Na2[Fe(CN)5(NO)] 2H2O）中存在離子鍵、配位鍵、極性共價鍵和氫鍵，不存在金屬鍵和非極性共價鍵，故答案選b、e；

③硝普鈉的內界[Fe(CN)5(NO)]2-中，非金屬元素為C、N和O，同周期元素的第一電離能呈增大趨勢，但N元素的最高能級2p能級上為半充滿結構，處于穩定狀態，其第一電離能比O的大，因此第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C；C、N、O中兩種元素按原子個數比為1:3組成的常見陰離子有CO32-、NO3-，CO32-、NO3-中中心原子的價層電子對數都為3，且中心原子上沒有孤電子對，所以CO32-、NO3-的空間構型都為平面三角形；

（2）①三氯化鐵是一種重要的鐵鹽，熔沸點較低，易溶于丙酮，屬于分子晶體的物理特點，因此其晶體類型為分子晶體；

②FeCl3和AlCl3均為分子晶體，之所以FeCl3的熔點高，是因為二者組成和結構相似，FeCl3的相對分子質量大，分子間作用力（或范德華力）大；

③SCN-與CO2互為等電子體，CO2的結構式為O=C=O，1個CO2分子中含2個σ鍵和2個π鍵，因此SCN-中σ鍵和π鍵的個數比為1:1；

（3）根據圖1可知，Fe在晶胞中的個數為：8×1/8+6×1/2=4，N位于體心，則只有1個N，則化學式為：Fe4N；由圖2可知，Cu替代A位置的Fe時能量較低，更穩定，則Cu位于頂點，原子個數為8×1/8=1，Fe位于面心，原子個數為6×1/2=3，N位于體心，則只有1個N，其化學式為Fe3CuN，則晶胞的質量為=g，設晶胞的參數為anm，根據晶體密度ρg/cm3= = ，解得a=，故答案為：Fe4N；。