Question

【題目】鐵及其化合物用途非常廣泛，如二茂鐵可用作火箭燃料添加劑，鐵酸鍶用于直流電機永久陶瓷磁鐵。用環戊二烯鈉法制備二茂鐵(如圖)的原理為：C5H6+NaOH→C5H5Na+H2O；2C5H5Na+FeCl2→(C5H5)2Fe+2NaCl。

(1)鐵元素的基態價電子排布式為________________。

(2)基態Na原子中，核外電子占據的最高能級的符號是________，占據該能層電子的電子云輪廓圖形狀為________。Na和K屬于同一主族，但金屬Na的熔點比金屬K高，原因是________________________________________。

(3)(C5H5)2Fe中陰離子中的σ鍵總數為____個。分子中的大π鍵可用符號πmn表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數，n代表參與形成大π鍵的電子數(如苯分子中的大π鍵可表示為π66)，則中的大π鍵應表示為________________。

(4)用二乙胺法合成二茂鐵的原料有(C2H5)2NH、FeCl2·4H2O及C5H6。FeCl2·4H2O是一種配合物，其結構如圖所示，Fe2+與配體之間形成的化學鍵稱為____________。

(5)鐵酸鍶的晶胞結構如下圖所示：

①晶胞中距離最近的兩個氧原子的距離為________________cm(列出計算表達式即可)。

②該晶體的密度為_______________________g·cm-3(列出計算表達式即可)。(相對原子質量：Fe:56 Sr:88 O:16)

Answer 1

【答案】 3d64s2 3s 球形 Na的原子半徑較小且價電子數和K相同，金屬鍵較強 10 配位鍵

【解析】(1) 過渡元素的價電子不僅是最外層電子，次外層電子及某些元素的倒數第三層電子也可成為價電子， 根據鐵的電子排布式1s22s22p63s23p63d64s2可知Fe的價電子排布式為：3d64s2。

(2)Na的電子排布式為1s22s22p63s1，根據電子的構造原理可知Na原子中3s能級的能量最高；s電子云是球形結構；Na的原子半徑比鉀的原子半徑小，價電子數和K相同，所以Na的金屬鍵較強，熔點高。故答案為： 3s 、 球形、 Na的原子半徑較小且價電子數和K相同，金屬鍵較強。

(3) 離子中含有3個碳碳單鍵即3個σ鍵，含有2個碳碳雙鍵，每個雙鍵中含有1個σ，共有2個σ鍵，該離子中還含有5個碳氫單鍵即5個σ鍵，所以總共含有3+2+5=10個σ鍵；的中心原子有5個，每個碳原子有一個單電子，5個碳原子總共有5個單電子，且該粒子得到了一個電子，故總共有6個電子，所以大π鍵可以表示為。

(4) FeCl2·4H2O中心原子為Fe2+，電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，有空軌道，配體為H2O，O有孤電子對，所以Fe2+與配體之間形成的化學鍵是配位鍵。

(5) ①很明顯同一平面上垂直的兩條邊上的O原子的距離最短（如圖紅色圓圈的兩個氧原子），設最短距離為d，邊長為a=398pm=398×10-10cm，根據幾何知識知兩個O原子最短距離d2=2× (a/2)2，解得d=； ②一個晶胞中實際含有的Sr原子為1個，Fe原子為8×1/8=1個，O原子為8×1/4=2個，所以其化學式為SrFeO2，1個晶包中含有的SrFeO2個數為1個，質量=（176/NA）g，晶包的體積為(398×10-10)2×347×10-10cm3，所以密度=（176/NA）g÷[(398×10-10)2×347×10-10]cm3= g·cm-3。