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Fe原子的核外價電子排布圖（如圖1）

 

．Fe²⁺穩定性比Fe³⁺穩定性

 

（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構式．血紅素中C原子的雜化方式有

 

，在如圖的方框內用“→”標出Fe²⁺的配位鍵．

（3）NiO，FeO的晶體結構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）根據等電子原理．寫出CN^-的電子式

 

，N₂O分子的空間構型為

 

．
（5）鐵有σ、γ、α三種同素異形體，晶胞結構如圖．γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數為

 

，σ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數之比為

 

．σ晶胞形成晶體的堆積方式的名稱為

 

．

Answer 1

分析：（1）根據元素周期表電負性的遞變規律比較電負性強弱；結合能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規則書寫電子排布圖； Fe³⁺較Fe²⁺穩定，3d電子排布不同，半滿為穩定結構；
（2）根據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，離子所帶電荷數越多，離子半徑越小，離子鍵越強，熔點越高；
（4）根據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，具有相似的結構；
（5）利用均攤法計算γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數；先判斷δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數，再計算其比值；根據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Fe原子的核外價電子排布式為[Ar]3d⁶4S²，則基態Fe原子的核外價電子排布圖為；Fe³⁺較Fe²⁺穩定，是因Fe³⁺的3d能級為3d⁵半充滿狀態，較穩定，
故答案為：O；；弱；Fe³⁺的3d能級為3d⁵半充滿狀態，較穩定；
（2）形成雙鍵的N原子空間構型為平面，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條鍵即可達到穩定結構，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的晶體結構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，離子所帶電荷數越多，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則，所以其電子式為；N₂O與CO₂是等電子體，具有相似的結構，應為直線形分子，
故答案是：；直線形；
（5）γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數為8×

1

8

+6×

1

2

=4，δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數分別為8、6，則配位數之比為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：本題考查晶體的結構與物質的性質的相互關系及應用，做題時注意電子排布圖的書寫方法，晶體熔點比較方法，分子空間構型的判斷方法以及晶胞的有關計算，注意學習中有關做題方法的積累，題目難度中等．