Question

4．Fe²⁺、Fe³⁺与O₂^2-、CN^-、F^-、有机分子等形成的化合物具有广泛的应用．
（1）N、O、F三种元素原子的第一电离能由大到小的顺序是F＞N＞O．
（2）基态Fe³⁺核外M能层的电子排布式为3s²3p⁶3d⁵．
（3）铁有δ、γ、α三种同素异形体（如图1），则γ晶胞原子堆积名称为面心立方最密堆积．假设各种晶型的铁单质都是由半径为r的铁原子堆积而成，则晶胞δ与晶胞α的密度比为ρ_δ：ρ_α=$\frac{{\frac{2M}{N_A}}}{{{{（{\frac{4r}{{\sqrt{3}}}}）}^3}}}：\frac{{\frac{M}{N_A}}}{{{{（{2r}）}^3}}}$=$\frac{3}{4}\sqrt{3}$．（列式并化简）

（4）乙酰基二茂铁是常用汽油抗震剂，其结构如图2所示．此物质中碳原子的杂化方式有sp²、sp³．
（5）配合物K₃[Fe（CN）₆]可用于电子传感器的制作．与配体互为等电子体的一种分子的电子式为．已知（CN）₂是直线形分子，并具有对称性，则（CN）₂中π键和σ键的个数比为4：3．
（6）F^-不仅可与Fe³⁺形成[FeF₆]^3-，还可以与Mg²⁺、K⁺形成一种立方晶系的离子晶体，此晶体应用于激光领域，结构如图3所示．该晶体的化学式为KMgF₃．在该晶体中与一个F^-距离最近且相等的F^-的个数为8．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第五主族元素的第一电离能大于第六主族元素的；
（2）根据构造原理写出基态铁原子核外电子排布式；
（3）γ晶胞为面心立方最密堆积，利用均摊法结合晶胞的质量和体积计算密度；
（4）根据分子中碳原子的成键情况，判断碳原子的杂化方式；
（5）原子个数相同且价电子数相同的微粒是等电子体；（CN）₂是直线型分子，并有对称性，结构式为：N≡C-C≡N；
（6）根据均摊法计算晶胞中F^-、Mg²⁺、K⁺离子数目确定化学式．

解答 解：（1）同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第五主族元素的第一电离能大于第六主族元素的，所以F、N、O三种元素的第一电离能由由大到小的顺序是F＞N＞O；
故答案为：F＞N＞O；
（2）铁是26号元素，其原子核外有26个电子，铁离子失去3个电子，M能层的电子排布式为3s²3p⁶3d⁵，
故答案为：3s²3p⁶3d⁵；
（3）γ晶胞为面心立方最密堆积，由晶胞结构可知晶胞δ中原子个数为1+8×$\frac{1}{8}$=2，晶胞α的原子个数为8×$\frac{1}{8}$=1，则密度ρ_δ：ρ_α=$\frac{{\frac{2M}{N_A}}}{{{{（{\frac{4r}{{\sqrt{3}}}}）}^3}}}：\frac{{\frac{M}{N_A}}}{{{{（{2r}）}^3}}}$=$\frac{3}{4}\sqrt{3}$，
故答案为：面心立方最密堆积；ρ_δ：ρ_α=$\frac{{\frac{2M}{N_A}}}{{{{（{\frac{4r}{{\sqrt{3}}}}）}^3}}}：\frac{{\frac{M}{N_A}}}{{{{（{2r}）}^3}}}$=$\frac{3}{4}\sqrt{3}$；
（4）分子中C原子以碳碳双键和碳碳单键形式存在，则碳原子的杂化方式是sp²、sp³；
故答案为：sp²、sp³；
（5）CN^-中含有两个原子且价电子数是10，所以与CN^-互为等电子体的一种分子的化学式：N₂，电子式为，（CN）₂是直线型分子，并有对称性，结构式为：N≡C-C≡N，（CN）₂中π键和σ键的个数比为4：3；
故答案为：；4：3；
（6）晶胞中F^-离子数目=12×$\frac{1}{4}$=3、Mg²⁺离子数目=8×$\frac{1}{8}$=1、K⁺离子数目=1，故该晶体化学式为：KMgF₃．如F^-位于定点，则与之最近的F^-位于同一平面的对角线，而每个定点为8个晶胞共有，所以在该晶体中与一个F^-距离最近且相等的F^-的个数为 8，
故答案为：KMgF₃；8．

点评 本题考查了第一电离能、核外电子排布、杂化轨道、等电子体、晶胞计算等，为高频考点，侧重学生的分析能力和计算能力的考查，难度中等，利用均摊法进行晶胞有关计算．