Question

【題目】補鐵劑常用于防治缺鐵性貧血，其有效成分一般為硫酸亞鐵、琥珀酸亞鐵、富馬酸亞鐵和乳酸亞鐵等。回答下列問題：

（1）能表示能量最低的亞鐵離子的電子排布式是_________（填標號）。

a.[Ar]3d54s2 b.[Ar]3d54s1 c.[Ar]3d64s2 d.[Ar]3d6

（2）琥珀酸即丁二酸(HOOCCH2CH2COOH)，在琥珀酸分子中電負性最大的原子是_____，碳原子的雜化方式是______；琥珀酸亞鐵中存在配位鍵，在該配位鍵中配位原子是____，中心原子是____。

（3）富馬酸和馬來酸互為順反異構體，其電離常數如下表：

請從氫鍵的角度解釋富馬酸兩級電離常數差別較小，而馬來酸兩級電離常數差別較大的原因：____。

（4）β-硫酸亞鐵的晶胞結構如圖所示，其晶胞參數為a= 870 pm、b=680 pm、c=479 pm，α=β=γ=90°，Fe2+占據晶胞頂點、棱心、面心和體心。在該晶胞中，硫酸根離子在空間上有____種空間取向，晶胞體內硫酸根離子的個數是____，鐵原子周圍最近的氧原子的個數為____；設阿伏加德羅常數的值為NA，則該晶體的密度是____ g·cm-3（列出計算表達式）。

Answer 1

【答案】d O sp2、sp3 O Fe 馬來酸中存在分子內氫鍵，提高了羧基的離子性，有利于酸性電離，因此馬來酸電離主要以第一步電離為主 2 2 6

【解析】

（1）絕大多數過渡元素中，同一元素的價態變化是連續的，因為(n-1)d和ns軌道的能量相差不大，可以逐個失去s電子和d電子造成氧化態的連續變化。基態鐵原子核外電子排布式為［Ar］3d64s2，失去4s2變成亞鐵離子，由此可得正確答案；

（2）同一周期，隨著原子序數的增加，元素的電負性逐漸增大。C、O為同周期元素，H的電負性最小，由此可判斷C、H、O的電負性的大小。根據中心原子的孤對電子數以及與中心原子相連的原子個數來判斷分子中原子的雜化方式，可分析出丁二酸中C原子的雜化方式。琥珀酸亞鐵中O原子有孤電子對，亞鐵離子中存在空軌道，根據配合物中中心原子提供空軌道，配位原子必須是含有孤對電子的原子，可以判斷出琥珀酸亞鐵中配位原子和中心原子。

（3）在馬來酸分子中，O原子吸引電子的能力較強，H-O共用電子對偏向O原子，從而提高了羧基的離子性，據此分析。

（4）利用“均攤法”計算晶胞擁有的粒子數目，根據公式xM=ρa3NA求算晶胞的密度。

（1）基態鐵原子核外電子排布式為［Ar］3d64s2，失去2個電子后變為亞鐵離子，基態亞鐵離子核外電子排布式為［Ar］3d6，故能表示能量最低的亞鐵離子的電子排布式為d。答案為：d；

（2）H、C、O中H元素的電負性最小，C、O為同周期元素，原子序數越大，電負性越大，因此電負性最大的是O；C原子連接4個原子形成共價鍵時，C原子采用sp3雜化，C原子連接3個原子形成共價鍵時，C原子采用sp2雜化。因此丁二酸中C原子的雜化方式為sp2、sp3雜化。丁二酸中只有O原子有孤電子對，亞鐵離子中存在空軌道，故琥珀酸亞鐵的配位鍵中配位原子為O原子，中心原子為Fe原子。答案為：O；sp2、sp3；O；Fe；

（3）馬來酸存在分子內氫鍵，提高了羧基的離子性，有利于酸性電離，因此一級電離較為容易，而剩余部分因為形成了分子內氫鍵而很穩定，相對難易電離，因此馬來酸電離主要以第一步電離為主。答案為：馬來酸中存在分子內氫鍵，提高了羧基的離子性，有利于酸性電離，因此馬來酸電離主要以第一步電離為主；

（4）分析晶胞結構，可知硫酸根離子在空間上的取向有2種：，β-硫酸亞鐵的化學式為FeSO4，晶胞中含有亞鐵離子數目為，則晶胞中所含硫酸根離子數目也為4，從晶胞示意圖中可以發現有6個硫酸根離子，其中4個位于面上。故晶胞體內有2個硫酸根離子；以體心的亞鐵離子為研究對象，每個硫酸根中均有一個氧原子離鐵原子最近，亞鐵離子周圍最近的氧原子的個數為6；該晶胞的密度為：。答案為：2；2；6；。