Question

如圖1所示為血紅蛋白和肌紅蛋白的活性部分--血紅素的結(jié)構(gòu)式．

回答下列問題：
（1）已知鐵是26號(hào)元素，寫出Fe的價(jià)層電子排布式

 

；在元素周期表中，該元素在

 

區(qū)（填“s”、“p”、“d”、“f”或“ds”）．
（2）血紅素中含有C、H、O、N、Fe五種元素，C、N、O三種元素的第一電離能由小到大的順序是

 

； 血紅素中N原子的雜化方式為

 

；請(qǐng)?jiān)趫D2的方框內(nèi)用“→”標(biāo)出 的配位鍵 （如果考生選做此題，請(qǐng)自行將圖2畫在答題卡上）．
（3）Fe原子或離子能與一些分子或離子形成配合物．Fe（CO）₃是一種常見含F(xiàn)e配合物，可代替四乙基鉛作為汽油的抗爆震劑，其配體是CO分子．寫出CO的一種常見等電子體分子的結(jié)構(gòu)式

 

；兩者相比較，沸點(diǎn)較高的是

 

（填分子式）．Fe（CO）₅在一定條件下發(fā)生分解反應(yīng)：Fe（CO）₅（s）═Fe（s）+5CO（g）
反應(yīng)過(guò)程中，斷裂的化學(xué)鍵只有配位鍵，形成的化學(xué)鍵類型是

 

．
（4）鐵有α、γ、δ三種同素異形體，其晶胞如圖Ⅰ所示，在三種晶體中最鄰近的鐵原子間距離相同．圖2晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為

 

，圖1和圖3中，鐵原子配位數(shù)之比為

 

．

（5）天然的和絕大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷，例如在某種FeO晶體中就存在圖Ⅱ所示缺陷：一個(gè)Fe²⁺空缺，另有兩個(gè)Fe²⁺被Fe³⁺所取代．其結(jié)果晶體仍呈電中性，但化合物中Fe和O的比值卻發(fā)生了變化．已知某氧化鐵樣品組成為Fe0.97O，則該晶體Fe³⁺與Fe²⁺的離子數(shù)之比為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,原子核外電子排布,元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,配合物的成鍵情況

專題：

分析：（1）根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫該元素原子的價(jià)電子排布式；根據(jù)最后填入電子的能級(jí)判斷區(qū)域；
（2）同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，但第五主族元素的第一電離能大于第六主族元素的；根據(jù)每個(gè)N原子含有的σ 鍵個(gè)數(shù)與孤電子對(duì)數(shù)之和判斷其雜化方式；配位鍵由提供孤電子對(duì)的原子指向提供空軌道的原子；
（3）由等電子體定義可知CO的一種常見等電子體為氮?dú)�，CO為極性分子熔點(diǎn)高；斷裂配位鍵后，配體變?yōu)镃O，中心原子結(jié)合成金屬晶體；
（4）利用均攤法計(jì)算γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)；先判斷δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)，再計(jì)算其比值；
（5）根據(jù)化合物中元素化合價(jià)之和為0計(jì)算．

解答： 解：（1）該元素的原子序數(shù)是26，核外電子數(shù)為26，該元素原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，價(jià)電子排布式為d⁶4s²，所以屬于d區(qū)；
故答案為：3d⁶4s²；d；
（2）同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，但第五主族元素的第一電離能大于第六主族元素的，所以C、N、O三種元素的第一電離能由小到大的順序是C、O、N；血紅素中N原子有的含有3個(gè)σ 鍵和一個(gè)孤電子對(duì)，屬于sp³雜化；有的含有3個(gè)σ 鍵，屬于sp² 雜化方式；配位鍵由提供孤電子對(duì)的原子指向提供空軌道的原子，F(xiàn)e²⁺的配位鍵為，
故答案為：C、O、N；sp² 、sp³；；
（3）CO的等電子體為氮?dú)猓�氮�(dú)獾慕Y(jié)構(gòu)式為N≡N，對(duì)于相對(duì)分子質(zhì)量相等的分子晶體而言，極性分子沸點(diǎn)高，CO為極性分子，氮?dú)鉃榉菢O性分子，CO的沸點(diǎn)高；此配體的中心原子為金屬原子，由于斷裂的是中心原子和配體之間的配位鍵，所以斷裂后配體形成CO，中心原子間形成金屬鍵成為金屬晶體；
故答案為：N≡N；CO；金屬鍵；
（4）該晶胞中頂點(diǎn)上含有的原子數(shù)=

1

8

，面心上含有的原子數(shù)=

1

2

，所以一個(gè)晶胞中含有4個(gè)原子；δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)分別是8個(gè)和6個(gè)，所以δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比是4：3；
故答案為：4；4：3；
（5）設(shè)1mol Fe_0.97O中含F(xiàn)e³⁺xmol，F(xiàn)e²⁺為（0.97-x）mol，晶體呈電中性，可知3x+2×（0.97-x）=2×1，解得x=0.06mol，故Fe²⁺為（0.97-x）mol=0.91mol，F(xiàn)e³⁺、Fe²⁺的數(shù)目之比=0.06：0.91=6：91．
故答案為：6：91．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了價(jià)電子排布式、配合物的結(jié)構(gòu)、金屬晶體的結(jié)構(gòu)，難度較大，解題時(shí)要注意基礎(chǔ)知識(shí)的運(yùn)用，要熟記常見晶胞的結(jié)構(gòu)和空間利用率．