Question

【题目】【化学选修3:物质结构与性质】铝、铁在生活、生产中有着广泛的用途，请回答下列问题。

(1)Fe2+的最外层电子排布式____________。元素Fe与Mn的第三电离能分别为I3(Fe)、I3(Mn)，则I3(Fe)______I3(Mn)(填“>”、“<")。

(2)第四周期中，与Al原子未成对电子数相同的金属元素有____种。气态氯化铝的分子组成为(AlCl3)2，其中Al、Cl均达8e-稳定结构，Al原子的杂化方式为__________。根据等电子原理，AlO2-的空间构型为_____。

(3)Fe(CO)5的熔点为-20℃，沸点为103℃，易溶于乙醚，其晶体类型为______，晶体中σ键和π键的数目之比为______。

(4)科学家们发现某些含铁的物质可催化尿素合成肼(N2H4)，沸点:N2H4>C2H6的主要原因为____________。

(5)FeO晶体的晶胞如图所示，己知:FeO晶体的密度为ρg/cm3，NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为_____；Fe2+与O2-最短核间距为______pm(用ρ和NA表示)。

Answer 1

【答案】 3s23p63d6 < 4 sp3 直线型 分子晶体 1:1 前者可形成分子间氢键，后者只有范德华力 12 ×1010

【解析】(1) 核外电子排布是按能级顺序排布的，但在化学反应中失去电子是按从最外层到次外层依次失去，所以Fe2+的最外层电子排布式3s23p63d6；铁元素失去的第三个电子是3d6上的电子，而3d6容易失去一个电子形成比较稳定的3d5半充满状态，而Mn的价电子排布式为3d53s2，失去的第三个电子是3d5上的电子，这是个比较稳定的半充满状态，所以难易失去，因此I3(Fe) <I3(Mn)；

(2) Al原子未成对电子数为1，所以在第四周期中，未成对电子数也是1个的有K、Sc、Cu、Ga共四种元素；根据气态氯化铝的分子组成为(AlCl3)2，要使每个原子都达到8e-稳定结构，Al除与三个Cl形成三个共键单键外，还要由Cl提供一个配位键，所以需要采用sp3的杂化方式形成四个等价的共价键；AlO2-中含有16个价电子，与CO2所含原子数相同、价电子数也相同，根据等电子原理，AlO2-的空间构型为直线型；

(3)根据Fe(CO)5的物理性质（熔沸点低，易溶于有机溶剂）可判断其为分子晶体；在CO原子团内有一个σ键和一个π键，所以该晶体中σ键和π键的数目之比为1:1；

(4)在N2H4分子内有N—H键，所以能够在分子间形成氢键，而C2H6分子只有范德华力，所以前者沸点高于后者；

(5)分析该晶胞结构可知与Fe2+紧邻的Fe2+就是面对角线1/2线段两端的两个小黑球，距离相等的小黑球有12个；该晶体中含有的Fe=(1/8)×8+(1/2)×6=4，O=1+(1/4)×12=4，即含有4个FeO分子，所以该晶胞的质量m=72×4/NAg，其棱长a= cm，而Fe2+与O2-最短核间距为棱长的一半，即×1010pm =×1010 pm。