Question

【題目】鐵被譽為“第一金屬”，鐵及其化合物在生活中有廣泛應用。

（1）基態Fe2+的電子排布式為______。

（2）FeSO4常作凈水劑和補鐵劑，SO42-的立體構型是______。

（3）羰基鐵[Fe(CO)5]可作催化劑、汽油抗爆劑等。1molFe(CO)5分子中含______molσ鍵。

（4）氮化鐵晶體的晶胞結構如圖1所示（Fe3+離子為六方最密堆積）。該晶體中鐵、氮的微粒個數之比為______。在該晶胞中，與Fe3+緊鄰且等距離的Fe3+數目為______。

（5）某鐵氮化合物（FexNy）的晶胞如圖2所示，N原子位于b位置Fe形成的空隙，Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或b位置Fe，形成Cu替代型產物Fe(x-n)CunNy。FexNy轉化為兩種Cu替代型產物的能量變化如圖3所示，其中更穩定的Cu替代型產物的化學式為______。

（6）氧化亞鐵晶體的晶胞如圖4所示。已知：氧化亞鐵晶體的密度為ρg/cm3，NA代表阿伏伽德羅常數的值，Fe2+與O2-最短核間距為______pm。

Answer 1

【答案】[Ar]3d6 正四面體形 10 3:1 12 Fe3CuN ×1010

【解析】

（1）Fe位于周期表中第4周期第ⅤⅢ族，價電子排布式為3d64s2，基態Fe2+的電子排布式為 [Ar]3d6。故答案為： [Ar]3d6；

（2）FeSO4常作凈水劑和補鐵劑，SO42－離子中含有4個σ鍵，沒有孤電子對，硫原子采取sp3雜化，所以SO42-的立體構型是正四面體形。故答案為：正四面體形；

（3）配位體中碳原子不存在孤對電子，σ鍵數為2，一個是C-Fe鍵，1個是C-O鍵，1個Fe(CO)5分子含10個σ鍵，則1molFe(CO)5分子中含10molσ鍵；故答案為：10mol。

（4）氮化鐵晶體為六棱柱，頂點貢獻率為，棱點貢獻率為，面點貢獻率為，依據晶胞結構可知，12個鐵原子位于頂點，2個鐵原子位于面心，3個鐵原子位于體內，2個氮原子位于體內，1個晶胞含有鐵微粒數為：12×+×2+3=6，含氮原子數為2，所以該晶體中鐵、氮的微粒個數之比為：6：2=3：1；在該晶胞中，Fe3+離子為六方最密堆積，以1個Fe3+離子為中心，上面有6個，下面有6個，與Fe3+緊鄰且等距離的Fe3+數目為12；

故答案為：3：1；12；

（5）由圖3可知，Cu替代a位置的Fe時能量較低，更穩定，則Cu位于頂點，N（Cu）=8×=1，Fe位于面心，N（Fe）=6×=3，N位于體心，則只有1個N，其化學式為Fe3CuN，故答案為：Fe3CuN；

（6）氧化亞鐵晶胞結構類似氯化鈉晶胞，棱上3個離子相切，晶胞參數等于相鄰兩個離子核間距的2倍。依據圖4可知，上、中、下三層各有4個氧離子與中心的氧離子緊鄰且等距離，而氧化亞鐵中氧離子、亞鐵離子個數比為1：1，1個氧化亞鐵晶胞含有二價鐵離子數目為：8×+6×=4，含有氧離子數目為：×12+1=4，所以1個氧化亞鐵晶胞含有4個FeO，設Fe2＋與O2－最短核間距為dpm，依據氧化亞鐵晶體的密度為ρg·cm-3，可知：ρ=，解得d=×1010pm；

故答案為：×1010。