Question

【題目】鐵是地球表面最豐富的金屬之一，其合金、化合物具有廣泛用途。

⑴Fe3+可以與SCN－、CN－、有機分子等形成配合物。基態(tài)Fe3+的電子排布式為______；與SCN－互為等電子體且為非極性分子的化學式為______。

⑵化合物FeCl3是棕色固體、易潮解、100℃左右時升華，它的晶體類型是______。

⑶普魯士藍俗稱鐵藍，結(jié)構(gòu)如圖甲所示（K+未畫出），平均每兩個立方體中含有一個K+，該晶體的化學式為______。又知該晶體中鐵元素有＋2價和＋3價兩種，則Fe3+與Fe2+的個數(shù)比為______。

⑷在一定條件下鐵形成的晶體的基本結(jié)構(gòu)單元如圖乙和圖丙所示，則圖乙和圖丙的結(jié)構(gòu)中鐵原子的配位數(shù)之比為______，兩種晶體中空間利用率較高的是______。（填“圖乙”或“圖丙”）

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d5 CO2(或CS2) 分子晶體 KFe2(CN)6 1∶1 2∶3 圖丙

【解析】

（1）Fe元素原子失去4s能級2個電子及3d能級1個電子形成Fe3＋；

原子個數(shù)相等且價電子數(shù)相等的分子或離子為等電子體；

（2）分子晶體沸點比較低；

（3）利用均攤法確定離子個數(shù)之比，確定化學式；

（4）根據(jù)均攤法分別計算兩種晶體的配位數(shù)．面心立方密堆積空間利用率較高。

（1）Fe原子核外電子排布為：1s22s22p63s23p63d 64s2，Fe原子失去4s能級2個電子及3d能級1個電子形成Fe3＋，Fe3＋的核外電子排布為：1s22s22p63s23p63d5 或[Ar]3d5；

SCN－中含有3個原子，且其價電子數(shù)是16，與SCN－互為等電子體的一種分子為CO2(或CS2) ；

（2）化合物FeCl3是棕色固體、易潮解、100℃左右時升華，它的晶體類型是分子晶體；

（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(shù)=1÷2=0.5，該立方體中鐵原子個數(shù)=8×1/8=1，CN－位于每條棱中點，該立方體中含有CN－個數(shù)=12×1/4=3，所以平均化學式是K 0.5 Fe（CN）3，該晶體的化學式為 KFe2(CN)6,Fe平均化合價2.5，所以亞鐵離子與鐵離子之比是1：1；

（4）圖2中Fe位于體心和頂點，鐵的配位數(shù)為8，圖3中Fe位于頂點和面心，距離最近的為頂點和面心的鐵原子，有12個，所以配位數(shù)為12；則圖乙和圖丙的結(jié)構(gòu)中鐵原子的配位數(shù)之比為8:12=2:3；

立方體心堆積晶胞, 因此晶胞的大小可以用等徑圓球的半徑r表示出來, 即晶胞的邊長a與r的關(guān)系為: ，該晶胞中有2個圓球，堆積用圓球半徑r表示的晶胞體積為:

立方面心堆積晶胞, 晶胞的大小可以用等徑圓球的半徑r表示出來, 即晶胞的邊長a與r的關(guān)系為: ，該晶胞中有4個圓球，堆積用圓球半徑r表示的晶胞體積為:

兩種晶體中空間利用率較高的是圖丙。