Question

【題目】鐵、銅及其化合物在日常生產、生活中有著廣泛的應用。回答下列問題：

（1）鐵元素在周期表中的位置是_______，基態Cu2+的核外電子排布式是__________。元素鐵與銅的第二電離能分別為：ICu=1958 kJ·mol-1、IFe=1561 kJ·mol-1，ICu＞IFe的原因是_________________。

（2）有機鐵肥三硝酸六尿素合鐵(Ⅲ)，化學式為：[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3。

①尿素分子中C原子的雜化方式是__________。

②[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3 中“H2NCONH2”與 Fe(Ⅲ)之間的作用力是_______。根據價層電子對互斥理論推測 NO3－的空間構型為____________。

（3）Fe3+可用SCN－檢驗，其對應的酸有兩種，分別為硫氰酸（H-S-C≡N）和異硫氰酸（H-N=C=S），這兩種酸中沸點較高的是_______， 原因是______________。

（4）FeCl3晶體易溶于水和乙醇，用酒精燈加熱即可氣化，由此可知 FeCl3的晶體類型為______；S和Fe形成的某化合物，其晶胞如圖一所示， 則該物質的化學式為__________。

（5）Cu晶體的堆積方式如圖二所示，晶體中Cu原子的配位數為_______；設Cu原子半徑為a，晶體空間利用率為 _________（用含a 的式子表達，不化簡）。

Answer 1

【答案】 4 周期 VIII 族 [Ar]3d9 銅失去1個電子后為3d10，軌道為全充滿，相對較穩定，再失去電子較難；而鐵失去1個電子后為3d64s1，再失去電子相對較易 sp2 配位鍵 平面三角形 異硫氰酸（ H-N=C=S） 異硫氰酸更易形成分子間氫鍵 分子晶體 FeS 12

【解析】（1）鐵元素是26號，在周期表中的位置是四 周期 VIII 族；基態Cu2+的核外電子排布式是[Ar]3d9；ICu＞IFe的原因是 銅失去1個電子后為3d10，軌道為全充滿，相對較穩定，再失去電子較難；而鐵失去1個電子后為3d64s1，再失去電子相對較易 ；

（2）①尿素分子中C原子形成3個σ鍵和一個π鍵，雜化方式是sp2 ； Fe(Ⅲ)提供空軌道，配體H2NCONH2中的兩個N原子提供孤電子對，[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3 中“H2NCONH2”與 Fe(Ⅲ)之間的作用力是配位鍵；根據價層電子對互斥理論，NO3―中心原子N的價層電子對為3+(5+1-2×3)/2=3,雜化方式是sp2 ，推測 NO3－的空間構型為平面三角形。（3）硫氰酸（H-S-C≡N）和異硫氰酸（H-N=C=S）沸點較高的是異硫氰酸（H-N=C=S），該分子中N原子電負性較大，且存在N―H鍵，具備氫鍵形成的條件，易形成分子間氫鍵。（4）FeCl3晶體易溶于水和乙醇，用酒精燈加熱即可氣化，說明FeCl3沸點低，分子極性小，具有分子晶體的特點為分子晶體。根據圖一晶胞中Fe的個數為4，S原子的個數為8×1/8+6×1/2=4，故該物質的化學式為FeS；（5）以銅晶胞的一個面心的原子為觀察點，該平面和上下兩個平面上各有四個原子與中心原子最近且距離相等，共12個，晶體中Cu原子的配位數為12；4個銅原子的體積4×4πa3,晶胞的邊長為4a×/2,故空間利用率為