Question

【化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】（15分）過(guò)渡金屬元素鐵能形成多種配合物，如：K3[Fe(SCN)6] [硫氰合鐵(Ⅲ)酸鉀](méi)和Fe(CO)x等。

（1）①基態(tài)Fe3+的M層電子排布式為 。

②請(qǐng)解釋+3價(jià)鐵的化合物較+2價(jià)鐵的化合物穩(wěn)定的原因 。

（2）配合物Fe(CO)x的中心原子價(jià)電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18，則 x = 。

（3）FeBr2為只含有離子鍵的離子化合物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖a，距一個(gè)Fe2+離子最近的所有Br－離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體為 。

（4）二茂鐵是最重要的金屬茂基配合物，也是最早被發(fā)現(xiàn)的夾心配合物，包含兩個(gè)環(huán)戊二烯基與鐵原子成鍵。二茂鐵的結(jié)構(gòu)為一個(gè)鐵原子處在兩個(gè)平行的環(huán)戊二烯基環(huán)的之間，結(jié)構(gòu)如圖b所示，已知二茂鐵的一氯代物只有一種。

①二茂鐵的分子式為 。

②穆斯堡爾譜學(xué)數(shù)據(jù)顯示，二茂鐵中心鐵原子的氧化態(tài)為+2，每個(gè)茂環(huán)帶有一個(gè)單位負(fù)電荷。因此每個(gè)環(huán)含有 個(gè)π電子。

③二茂鐵中兩個(gè)茂環(huán)可以是重疊的（D5h），也可以是錯(cuò)位的（D5d），它們之間的能壘僅有8 ~ 20 kJ/mol。溫度升高時(shí)則繞垂直軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得兩種結(jié)構(gòu)可以相互轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過(guò)程中能量變化如圖c。比較穩(wěn)定的

是 結(jié)構(gòu)（填“重疊”或“錯(cuò)位”）。

Answer 1

（1）① 3s23p63d5 （2分） ②+3價(jià)鐵3d軌道有5個(gè)電子，處于半充滿(mǎn)狀態(tài)較穩(wěn)定（2分）

（2）5 （3分） （3）立方體（2分） （4）① C10H10Fe（2分） ② 6（2分） ③ 重疊（2分）

【解析】

試題分析：（1）①鐵的原子序數(shù)是26，則根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知基態(tài)Fe3+的M層電子排布式為3s23p63d5。

②根據(jù)鐵離子的核外電子排布可知+3價(jià)鐵3d軌道有5個(gè)電子，處于半充滿(mǎn)狀態(tài)較穩(wěn)定，所以+3價(jià)鐵的化合物較+2價(jià)鐵的化合物穩(wěn)定。

（2）配合物Fe(CO)x的中心原子價(jià)電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18，其中中心原子是鐵，其價(jià)電子數(shù)是8，每個(gè)配體提供的電子數(shù)是2，則8+2x＝18，解得 x =5。

（3）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知黑球表示溴離子，紅球表示亞鐵離子，則以面心處的亞鐵離子為中心，周?chē)�含�?個(gè)溴離子，所以距一個(gè)Fe2+離子最近的所有Br－離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體為立方體。

（4）①二茂鐵的結(jié)構(gòu)為一個(gè)鐵原子處在兩個(gè)平行的環(huán)戊二烯基環(huán)的之間，因此根據(jù)環(huán)戊二烯基環(huán)的化學(xué)式C5H5－可知二茂鐵的分子式為C10H10Fe。

②二茂鐵中心鐵原子的氧化態(tài)為+2，每個(gè)茂環(huán)帶有一個(gè)單位負(fù)電荷，因此每個(gè)環(huán)含有6個(gè)π電子。

③能量越低越穩(wěn)定，根據(jù)圖像可知重疊的（D5h）能量低，穩(wěn)定性強(qiáng)。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)與結(jié)構(gòu)性質(zhì)的分析與應(yīng)用