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3.铁及其化合物有着广泛的应用,回答下列问题:
(1)铁原子基态时核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2.
(2)铁单质在一定条件下可与CO反应生成配位化合物Fe(CO)5,该化合物熔点为253K,沸点为376K,其固体属于分子晶体,与CO具有相同空间构型和键合形式的分子为N2,1molFe(CO)5中含有σ键数目为10mol.
(3)FeCl3可以与苯酚分子发生显色反应,苯酚分子中碳原子与氧原子的杂化方式分别为sp2、sp3.
(4)血红素分子结构如图1所示,血红素分子间存在的作用力有氢键(填名称);与Fe通过配位键结合的氮原子的编号是2、4.
(5)铁的一种晶体γ-Fe的晶体结构如图2所示,晶体中每个铁原子周围距离最近的铁原子数目为12.

分析 (1)Fe原子核外电子数为26,根据能量最低原理书写核外电子排布式;
(2)Fe(CO)5的熔点为253K,沸点为376K,熔沸点比较低,属于分子晶体;根据等电子体判断与CO具有相同空间构型和键合形式的分子;Fe(CO)5分子中含5个配位键,配体CO内含有1个碳氧三键;
(3)苯酚分子中C原子形成3个σ键,没有孤电子对,杂化轨道数目为3,氧原子孤电子对数为2、形成2个σ键,杂化轨道数目为4;
(4)分子中含有羧基,分子之间形成氢键;含有孤对电子的N原子与Fe通过配位键结合,形成3对共用电子对的N原子没有孤电子对;
(5)以顶点Fe原子研究,与之最近的Fe原子处于面心,每个顶点为个晶胞共用,而每个面心为2个晶胞共用.

解答 解:(1)铁是26号元素,其原子核外有26个电子,根据构造原理知,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,
故答案为:1s22s22p63s23p63d64s2;
(2)Fe(CO)5的熔点为253K,沸点为376K,熔沸点比较低,属于分子晶体;
根据等电子体阳离子,与CO具有相同空间构型和键合形式的分子为N2;
Fe(CO)5分子中含5个配位键,配体CO内含有1个碳氧三键,所以1molFe(CO)5分子中含有的σ键为10 mol,
故答案为:分子;N2;10mol;
(3)苯酚分子中C原子形成3个σ键,没有孤电子对,杂化轨道数目为3,C原子采取sp3杂化,氧原子孤电子对数为2、形成2个σ键,杂化轨道数目为4,O原子采取sp3杂化,
故答案为:sp2;sp3;
(4)分子中含有羧基,分子之间形成氢键;1号、3号N原子形成3对共用电子对,1号、3号N原子没有孤电子对;2号、4号N原子形成2对共用电子对,与Fe通过配位键结合,
故答案为:氢键;2、4;
(5)以顶点Fe原子研究,与之最近的Fe原子处于面心,每个顶点为个晶胞共用,而每个面心为2个晶胞共用,晶体中每个铁原子周围距离最近的铁原子数目为$\frac{3×8}{2}$=12,
故答案为:12.

点评 本题是对物质结构与性质的考查,涉及电子排布式、杂化方式的判断、晶体类型与性质、化学键、配合物、晶胞计算等,比较全面考查物质结构主干知识,注意均摊法进行晶胞计算,难度中等.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

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