Question

17．富马酸亚铁FeH₂C₄O₄，商品名富血铁，含铁量高，是治疗缺铁性贫血常见的药物．其制备的离子方程式为：
（1）Fe²⁺的核外电子排布式为[Ar]3d⁶或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶．
（2）富马酸所含元素的电负性由大到小顺序为O＞C＞H，C原子以sp²杂化轨道与O原子形成σ键．
（3）富马酸是无色晶体，在165℃（17毫米汞柱）升华，易溶于有机溶剂，其晶体类型为分子晶体．
（4）检验Fe²⁺是否氧化变质，最常用的试剂是KSCN，若溶液中有Fe³⁺，加入KSCN后溶液看到现象是溶液呈血红色，有人认为KSCN对应的酸有两种，理论上硫氰酸（H-S-C≡N）的沸点低于异硫氰酸（H-N=C=S）的沸点，其原因是异硫氰酸中H-N键极性强，分子间存在氢键，而硫氰酸分子间只存在分子间作用力，所以异硫氰酸的沸点高于硫氰酸．
（5）FeO在常温条件下是良好的绝缘体，FeO在高温高压下会金属化，可以作为制富马酸亚铁的原料，FeO晶体的结构如图所示，其晶胞边长为apm，列式表示FeO晶体的密度为$\frac{288×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³（不必计算出结果，阿伏加德罗常数的值为N_A）．人工制备的FeO晶体中常存在缺陷（如图）：
一个Fe²⁺空缺，另有两个Fe²⁺被两个Fe³⁺所取代，其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Fe和O的比值却发生了变化．已知某氧化铁样品组成Fe_0.96O，该晶体中Fe³⁺与Fe²⁺的离子个数之比为1：11．

Answer 1

分析 （1）Fe是26号元素，Fe原子失去最外层2个电子生成亚铁离子，根据构造原理书写二价铁离子核外电子排布式；
（2）富马酸中含有C、H、O元素，元素的非金属性越强，其电负性越大；碳氧双键的C原子含有3个σ键1个π键，根据价层电子对互斥理论确定杂化方式；
（3）分子晶体的熔沸点较低；
（4）铁离子和KSCN溶液混合生成络合物硫氰化铁而使溶液呈血红色，该现象能检验铁离子；
含有氢键的物质熔沸点较高；
（5）该晶胞中亚铁离子个数=1+12×$\frac{1}{4}$=4，氧离子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞体积=（a×10^-10cm）³，密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$；根据电荷守恒计算Ni³⁺与Ni²⁺的离子个数之比．

解答 解：（1）Fe是26号元素，Fe原子失去最外层2个电子生成亚铁离子，根据构造原理书写二价铁离子核外电子排布式为：[Ar]3d⁶或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，
故答案为：[Ar]3d⁶或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶；
（2）富马酸中含有C、H、O元素，元素的非金属性越强，其电负性越大，所以电负性O＞C＞H；碳氧双键的C原子含有3个σ键1个π键，根据价层电子对互斥理论确定C原子杂化方式为sp²杂化，故答案为：O＞C＞H；sp²杂化；
（3）分子晶体熔沸点较低，该物质熔沸点较低，则为分子晶体，故答案为：分子晶体；
（4）铁离子和KSCN溶液混合生成络合物硫氰化铁而使溶液呈血红色，该现象能检验铁离子；
异硫氰酸中 H-N 键极性强，分子间存在氢键，而硫氰酸分子间只存在分子间作用力，所以异硫氰酸的沸点高于硫氰酸，
故答案为：溶液呈血红色；异硫氰酸中 H-N 键极性强，分子间存在氢键，而硫氰酸分子间只存在分子间作用力，所以异硫氰酸的沸点高于硫氰酸；
（5）该晶胞中亚铁离子个数=1+12×$\frac{1}{4}$=4，氧离子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞体积=（a×10^-10cm）³，
密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{72}{{N}_{A}}×4}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³=$\frac{288×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³；设1mol Fe_0.96O中含Fe³⁺xmol，Fe²⁺为（0.96-x）mol，根据晶体仍呈电中性，可知 3x+2×（0.96-x）=2×1，x=0.08mol Fe²⁺为（0.96-x）mol=0.88mol，即离子数之比为Fe³⁺：Fe²⁺=0.08：0.88=1：11，
故答案为：$\frac{288×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$；1：11．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、氢键、晶体类型判断、电负性、原子核外电子排布等知识点，为高频考点，只有O、N、F元素能形成氢键，难点是晶胞计算，题目难度不大．