Question

血红素中含有C、H、O、N、Fe五种冗素．回答下列问题
（1）C、N、O、H四种元素中电负性最大的是

 

（填元素符号）．写出基态Fe原子的核外价电子排布图（如图1）

 

．Fe²⁺稳定性比Fe³⁺稳定性

 

（填“强”或“弱”），原因是

 

．
（2）如图2为血红蛋白和肌红蛋白的活性部分一血红素的结构式．血红素中C原子的杂化方式有

 

，在如图的方框内用“→”标出Fe²⁺的配位键．

（3）NiO，FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同．Ni²⁺和Fe²⁺的离子半径分别为69pm和78pm．则熔点NiO

 

FeO（填“＜”或“＞”）．
（4）根据等电子原理．写出CN^-的电子式

 

，N₂O分子的空间构型为

 

．
（5）铁有σ、γ、α三种同素异形体，晶胞结构如图．γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为

 

，σ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为

 

．σ晶胞形成晶体的堆积方式的名称为

 

．

Answer 1

分析：（1）根据元素周期表电负性的递变规律比较电负性强弱；结合能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则书写电子排布图； Fe³⁺较Fe²⁺稳定，3d电子排布不同，半满为稳定结构；
（2）根据N原子形成的共价键类型判断杂化类型；形成配位键时能够提供孤对电子的原子指向提供空轨道的原子；
（3）离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高；
（4）根据氮气分子的电子式写出CN^-的电子式，注意该微粒是离子；N₂O与CO₂是等电子体，具有相似的结构；
（5）利用均摊法计算γ晶体晶胞中所含有的铁原子数；先判断δ、α两种晶胞中铁原子的配位数，再计算其比值；根据晶胞图判断晶体的堆积方式．

解答：解：（1）同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大，则有电负性C＜N＜O，H的电负性最小，所以电负性最大的是O；
基态Fe原子的核外价电子排布式为[Ar]3d⁶4S²，则基态Fe原子的核外价电子排布图为；Fe³⁺较Fe²⁺稳定，是因Fe³⁺的3d能级为3d⁵半充满状态，较稳定，
故答案为：O；；弱；Fe³⁺的3d能级为3d⁵半充满状态，较稳定；
（2）形成双键的N原子空间构型为平面，所以以sp²杂化，形成单键的N原子，与NH₃杂化相同，可知，以sp³杂化；N原子最外层有5个电子，只需要形成3条键即可达到稳定结构，但是图中形成双键的N原子形成了四条键，显然有一条为配位键，可表示为；
故答案为：sp²、sp³；；
（3）Ni0、Fe0的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高．由于Ni²⁺的离子半径小于Fe²⁺的离子半径，属于熔点是NiO＞FeO．故答案为：＞；
（4）根据氮气分子的电子式写出CN^-的电子式，且CN^-是离子，符合离子电子式的书写规则，所以其电子式为；N₂O与CO₂是等电子体，具有相似的结构，应为直线形分子，
故答案是：；直线形；
（5）γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为8×

1

8

+6×

1

2

=4，δ、α两种晶胞中铁原子的配位数分别为8、6，则配位数之比为8：6=4：3，由晶胞图可知，δ晶胞为体心立方（堆积）；
故答案为：4；4：3；体心立方．

点评：本题考查晶体的结构与物质的性质的相互关系及应用，做题时注意电子排布图的书写方法，晶体熔点比较方法，分子空间构型的判断方法以及晶胞的有关计算，注意学习中有关做题方法的积累，题目难度中等．