Question

8．铁是最常见的金属材料．铁能形成（NO₃）₃[三硝酸六尿素合铁（III）〕和Fe（CO）_x等多种配合物．
（1）基态Fe³⁺的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，与NO₃^-互为等电子体的分子是SO₃．
（2）尿素（H₂NCONH₂）分子中C、N原子的杂化方式依次为sp²、sp³．C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是N＞O＞C．
（3）配合物Fe（CO）x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则x=5．Fe（CO）_x常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe（CO）_x晶体属于分子晶体（填晶体类型）．
（4）铁有δ、γ、a三种同素异形体，δ、γ、a三种晶胞中铁原子的配位数之比为4：6：3．

Answer 1

分析 （1）Fe原子核外电子数为26；等电子体是指具有相同价电子总数和原子总数的分子或离子；
（2）尿素分子中C形成三个σ键；分子中N原子的价层电子对数为$\frac{5+3}{2}$=4；同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，据此判断第一电离能大小顺序；
（3）分子晶体的熔沸点较低；配合物Fe（CO）_x的中心原子是铁原子，其价电子数是8，每个配体提供的电子数是2，据此判断x值；
（4）δ-Fe为体心立方密堆积，配位数为8，γ-Fe为面心立方密堆积，配位数为12，α=Fe为简单立方堆积，配位数为6．

解答 解：（1）Fe原子核外有26个电子，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，Fe原子失去4s能级2个电子、3d能级1个电子形成Fe³⁺，Fe³⁺电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，3s²3p⁶3d⁵，NO₃^-中有4个原子，5+6×3+1=24个价电子，SO₃中有4个原子，6+6×3=24个价电子，与NO₃^-是等电子体，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；SO₃；
（2）尿素分子中C形成三个σ键，杂化方式为sp²；分子中N原子的价层电子对数为$\frac{5+3}{2}$=4，杂化方式为sp³，同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，C、N、O元素处于同一周期且原子序数逐渐增大，N处于第VA族，所以第一电离能N＞O＞C，故答案为：N＞O＞C，故答案为：sp²、sp³；N＞O＞C；
（3）分子晶体的熔沸点较低，根据题给信息知，该物质的熔沸点较低，所以为分子晶体，配合物Fe（CO）_x的中心原子是铁原子，其价电子数是8，每个配体提供的电子数是2，8+2x=18，x=5，故答案为：5；分子晶体；
（4）δ-Fe为体心立方密堆积，配位数为8，γ-Fe为面心立方密堆积，配位数为12，α=Fe为简单立方堆积，配位数为6，则δ、γ、α三种晶胞中铁原子的配位数之比为8：12：6=4：6：3，故答案为：4：6：3．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、晶体类型与性质、配合物、晶胞计算等，需要学生具备扎实的基础与一定的数学计算能力，难度中等．