Question

鐵是地球表面最豐富的金屬之一，能形成多種配合物，鐵系催化劑是工業生產中常用的催化劑．
（1）合成氨工業使用的催化劑是以鐵為主體的多成分催化劑．
①NH₃中N原子的雜化軌道類型是

sp³

．
②N與O同屬第二周期，N的第一電離能比O大的原因是

N原子失去的1個電子是相對穩定的半充滿的2p能級上的電子，需要提供額外的能量，而O原子失去電子來自2p⁴構型，相對于2p³構型而言穩定性較差

．
③根據等電子體原理，寫出一種和NH₄⁺是等電子體的微粒的化學式

CH₄

．
（2）二茂鐵[（C₅H₅）₂Fe]是一種金屬有機配合物，是燃料油的添加劑，
用以提高燃燒的效率和去煙，可作為導彈和衛星的涂料等．它的結構如圖1所示，其中氫原子的化學環境完全相同．
①Fe的基態原子電子排布式為

[Ar]3d⁶4s²或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

．
②二茂鐵中Fe²⁺與環戊二烯離子（C₅H₅^-）之間的化學鍵類型是

配位鍵

．
③1mol環戊二烯（）中含有σ鍵的數目為

11N_A

個．
（3）普魯士藍俗稱鐵藍，結構如圖2所示（K⁺未畫出），每隔一個立方體在立方體中心含有一個K⁺離子，普魯士藍中鐵元素的化合價有+2和+3兩種，其中Fe³⁺與Fe²⁺的個數比為：

1：1

．

Answer 1

分析：（1）①根據價層電子對互斥理論確定雜化方式；
②原子軌道上電子處于全滿、半滿和全空時較穩定；
③原子個數相等價電子數相等的微粒是等電子體；
（2）①鐵是26號元素，其核外有26個電子，根據構造原理書寫其核外電子排布式；
 ②含有孤電子對的原子和含有空軌道的原子間易形成配位鍵；
 ③共價單鍵都是σ鍵，共價雙鍵中一個是σ鍵一個是π鍵；
（3）利用均攤法確定離子個數之比．

解答：解：（1）①NH₃中N原子價層電子對=3+1=4，所以采用sp³雜化，故答案為：sp³；
②原子軌道上電子處于全滿、半滿和全空時較穩定，所以N原子失去的1個電子是相對穩定的半充滿的2p能級上的電子，需要提供額外的能量，而O原子離去電子來自2p⁴構型，相對于2p³構型而言穩定性較差，
故答案為：N原子失去的1個電子是相對穩定的半充滿的2p能級上的電子，需要提供額外的能量，而O原子離去電子來自2p⁴構型，相對于2p³構型而言穩定性較差；
③原子個數相等價電子數相等的微粒是等電子體，和NH₄⁺是等電子體的微粒是甲烷，其化學式為：CH₄，故答案為：CH₄；
（2）①鐵是26號元素，其核外有26個電子，根據構造原理知，其基態原子核外電子排布式為：[Ar]3d⁶4s²或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，
故答案為：[Ar]3d⁶4s²或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
 ②Fe²⁺含有空軌道，環戊二烯離子（C₅H₅^-）含孤電子對，所以二茂鐵中Fe²⁺與環戊二烯離子（C₅H₅^-）之間的化學鍵類型是配位鍵，故答案為：配位鍵；
③共價單鍵都是σ鍵，共價雙鍵中一個是σ鍵一個是π鍵，一個分子中含有11個σ鍵，所以1mol環戊二烯（）中含有σ鍵的數目為11N_A，
故答案為：11N_A；
（3）每隔一個立方體中心有一個鉀離子，所以一個晶胞中鉀離子個數=1÷2=0.5，該立方體中鐵原子個數=8×

1

8

=1，CN-位于每條棱中點，該立方體中含有CN^-個數=12×

1

4

=3，所以平均化學式是K _0.5 Fe（CN）₃，Fe平均化合價2.5，所以亞鐵離子與鐵離子之比是1：1，故答案為：1：1．

點評：本題考查物質結構和性質，涉及電子排布式的書寫、雜化方式的判斷、化學鍵的判斷、晶胞的計算等知識點，難點是亞鐵離子和鐵離子個數比，利用平均化合價解答即可，難度中等．