Question

【題目】[化學——選修 3：物質結構與性質]

(1) 過渡金屬元素鐵能形成多種配合物，如：[Fe (CN) 6] 4-、[Fe(SCN)6]3－等。

Fe3＋的核外電子排布式為______________，從原子結構的角度解釋Fe3＋比Fe2＋穩定的理由是_______________。

(2) N的基態原子中能量最高的電子，其電子云在空間有________個方向，原子軌道呈________形。

(3) (NH4)2SO4陰離子的立體構型是________，NH4+中心原子的雜化類型是________。

(4) Fe有δ、γ、α三種同素異形體，其晶胞結構如下圖所示:

① δ、α兩種晶體晶胞中鐵原子的配位數之比為_____________。

②1個γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數為_____________。

③若Fe原子半徑為rpm，NA表示阿伏加德羅常數的值，則δ-Fe單質的密度為____________g/cm3(列出算式即可)。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d5 Fe3＋的3d軌道為半充滿狀態，能量低穩定 3 啞鈴(或紡錘) 正四面體形 sp3 4:3 4

【解析】（1）Fe為26號元素，Fe3+的核外電子排布式為[Ar]3d5，Fe3＋的3d軌道為半充滿狀態，能量低穩定，故Fe3+比Fe2+穩定；（2）因為氮原子的最外層有5個電子，其中2個是成對的，剩下的三個電子占據了三個p軌道，并且垂直分布，這樣能量才能最低，則N的基態原子電子云在空間有3個方向，原子軌道呈啞鈴或紡錘形；（3）(NH4)2SO4陰離子SO42-的中心S原子的價層電子對為：孤對電子數6－2×4+2＝0，成鍵電子對數4，sp3雜化，其立體構型是四面體形；NH4+中N原子雜化軌道數為×（5+4-1）=4，采取sp3雜化方式；（4）①根據晶胞的結構可知，δ晶胞中以頂點鐵原子為例，與之距離最近的鐵原子是體心上的鐵原子，這樣的原子有8個，所以鐵原子的配位數為8，α晶胞中以頂點鐵原子為例，與之距離最近的鐵原子是與之相連的頂點上的鐵原子，這樣的原子有6個，所以鐵原子的配位數為6，所以δ、α兩種晶體晶胞中鐵原子的配位數之比為4：3；②利用均攤法計算得γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數為8×+6×=4；③由晶胞示意圖可知，δ-Fe單質為體心立方堆積，鐵原子為面心和頂點，則一個晶胞中Fe的個數為1+8×=2，一個晶胞的質量為，體心結構中，體對角線長為4rpm，晶胞邊長為，晶胞體積為cm3，故密度為。