Question

5．铁是地球表面最丰富的金属之一，能形成多种配合物．
（1）Fe³⁺可以与SCN^-、CN^-、有机分子等形成很多的配合物．
①写出基态Fe³⁺的核外电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵．
②写出一种与SCN^-互为等电子体，且为非极性分子的化学式CO₂．
（2）实验室在碱性条件下用氯化亚铁和环戊二烯（）合成二茂铁．环戊二烯中碳原子的杂化方式为sp²、sp³；1mol环戊二烯中含有的σ键数目为11N_A．
（3）普鲁士蓝俗称铁蓝，结构如图1所示（K⁺未画出），平均每两个立方体中含有一个K⁺离子．已知：普鲁士蓝中铁元素的化合价有+2和+3两种，其中Fe³⁺与Fe²⁺的个数比为：1：1．

（4）在一定条件下铁形成的晶体的基本结构单元如图2和图3所示，则图2和图3的结构中铁原子的配位数分别为8、12．

Answer 1

分析 （1）①Fe元素原子失去4s能级2个电子及3d能级1个电子形成Fe³⁺；
②原子个数相等且价电子数相等的分子或离子为等电子体；
（2）环戊二烯分子中碳碳双键两端的碳原子σ键个数是3，碳碳单键之间的C原子σ个数是4；共价化合物中单键为σ，双键中一个是σ键、一个是π键；
（3）利用均摊法确定离子个数之比；
（4）根据均摊法分别计算两种晶体的配位数．

解答 解：（1）①Fe原子核外电子排布为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，Fe原子失去4s能级2个电子及3d能级1个电子形成Fe³⁺，Fe³⁺的核外电子排布为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵或[Ar]3d⁵；
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵； 
②SCN^-中含有3个原子，且其价电子数是16，与SCN^-互为等电子体的一种分子为CO₂；
故答案为：CO₂；
（2）环戊二烯分子中碳碳双键两端的碳原子σ键个数是3，碳碳单键之间的C原子σ个数是4，所以环戊二烯中C原子采用sp²、sp³杂化；环戊二烯中含3个C-C和2个C=C、6个C-H键，则1mol环戊二烯中含有σ键的数目为11N_A；
故答案为：sp²、sp³；11N_A；
（3）每隔一个立方体中心有一个钾离子，所以一个晶胞中钾离子个数=1÷2=0.5，该立方体中铁原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1，CN-位于每条棱中点，该立方体中含有CN^-个数=12×$\frac{1}{4}$=3，所以平均化学式是K _0.5 Fe（CN）₃，Fe平均化合价2.5，所以亚铁离子与铁离子之比是1：1，
故答案为：1：1；
（4）图2中Fe位于体心和顶点，铁的配位数为8，图3中Fe位于顶点和面心，距离最近的为顶点和面心的铁原子，有12个，所以配位数为12；
故答案为：8、12．

点评 本题考查较为综合，涉及核外电子的排布、等电子体、杂化方式判断、有关晶胞计算，把握电子排布式、杂化类型、晶体的类型是解题关键，题目难度较大．