Question

钢铁是21世纪用途最广的结构材料和功能材料．其成分主要是Fe和少量C．
（1）工业上在炼铁高炉中用CO热还原Fe₂O₃冶炼铁．写出该反应的化学方程式并用单线桥表示电子转移的方向和数目

 

．
（2）铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图（黑球代表Fe，白球代表Mg）．则铁镁合金的化学式为

 

．
（3）Fe³⁺的电子排布式为

 

；CH₃⁺微粒的中心原子杂化轨道类型为

 

；
（4）向一定量的FeCl₃溶液中加入适量KSCN溶液，溶液变红色．该反应体系中存在化学平衡

 

（用反应式表示）；
向上述红色溶液中加入Mg（OH）₂固体，可观察到溶液红色变浅，有红褐色沉淀析出．试用平衡移动原理解释该现象

 

．（不考虑SCN^-与Mg²⁺反应）

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,原子轨道杂化方式及杂化类型判断,氧化还原反应,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）写出化学方程式，判根据元素化合价变化，画出单线桥或双线桥；
（2）利用均摊法计算Fe和Mg数目，得到化学式；
（3）根据铁离子的核外电子数，结合能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则，写出核外电子排布式；根据价电子对数，判断杂化后形成新原子轨道数，判断杂化类型；
（4）铁离子可以与硫氰酸根形成配位键，写出离子方程式；根据加入氢氧化镁，含有浓度较小的氢氧根，与铁离子生成氢氧化铁沉淀，导致平衡左移红色变浅．

解答： 解：（1）三氧化二铁中，铁化合价由+3降低为0价得3个电子；CO中C由+2价升高为+4价失2个电子，根据得失电子总数相等，找到得失电子数的最小公倍数为6，转移电子总数为6，故答案为：
；
（2）Fe位于面心和顶点，数目为：8×

1

8

+6×

1

2

=4；Mg原子位于体心，数目为8，化学式为：FeMg₂或Mg₂Fe，故答案为：FeMg₂或Mg₂Fe；
（3）Fe最外层电子数为26，失去3个电子后，核外电子数变为23，由于先失去最外层电子，可写出铁离子最外层电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；
（4）Fe³⁺存在空轨道，3SCN^-存在孤对电子，二者可形成配离子，写出离子方程式为：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃；由于Fe（OH）₃的溶解度小于的溶解度，向上述溶液中加入氢氧化镁后，发生沉淀转化：氢氧化镁的沉淀转化为氢氧化铁的沉淀，消耗了铁离子，使平衡向左移动，Fe（SCN）₃减少，颜色变浅，
故答案为：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃、由于Fe（OH）₃的溶解度小于的溶解度，向上述溶液中加入氢氧化镁后，发生沉淀转化：氢氧化镁的沉淀转化为氢氧化铁的沉淀，消耗了铁离子，使平衡向左移动，Fe（SCN）₃减少，颜色变浅．

点评：本题综合考查物质结构与性质，涉及核外电子排布规律、杂化理论、分子结构、晶胞结构等，难度中等．