化学
【化学-选修3：物质结构与性质】图甲所示为血红蛋白和肌红蛋白的活性部分--血红素的结构．回答下列问题：（1）血红素中含有C、H、O、N、Fe五种元素，C、H、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序是，写出基态Fe原子的价电子排布图．（2）血红素中两种N原子的杂化方式分别为、．在图乙的方框内用“→”标出Fe2+的配位键．（请考生自行在答题卡上先绘制图乙并在其上标出Fe2+的配位键）（3）铁有δ、γ、α三种同素异形体，其对应的晶胞分别如下图所示，其中γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为，δ、α两种晶胞中铁原子的配位数

2019-05-22

【化学-选修3：物质结构与性质】
图甲所示为血红蛋白和肌红蛋白的活性部分--血红素的结构．

回答下列问题：
（1）血红素中含有C、H、O、N、Fe五种元素，C、H、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序是______，写出基态Fe原子的价电子排布图______．
（2）血红素中两种N原子的杂化方式分别为______、______．在图乙的方框内用“→”标出Fe2+的配位键．（请考生自行在答题卡上先绘制图乙并在其上标出Fe2+的配位键）
（3）铁有δ、γ、α三种同素异形体，其对应的晶胞分别如下图所示，其中γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为______，δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为______；
若Fe的原子半径为r，则在δ-Fe晶胞中用r表示出这种堆积模型的空间利用率为
2×
4
3
×π×r3
(
4
3
r
3
)3
×100%
2×
4
3
×π×r3
(
4
3
r
3
)3
×100%
．（列式表示，不需化简）
与δ-Fe 具有相同堆积方式的金属还有______（填元素符号）．
优质解答
（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，
故有：H＜C＜N＜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；
故答案为：H＜C＜N＜O；；
（2）根据N原子的价电子排布式2s22p3，若N原子形成3个共价键，则氮原子周围还有一对孤对电子，即此时无配位键，该氮原子为sp3杂化，如NH3．若N原子形成4个共价键，则必有一个是配位键，若还存在双键（双键视为单键），则该氮原子为sp2杂化，如本题中的，若都为单键，则该氮原子为sp3杂化，如NH4+，
故答案为：sp2、sp3；；
（3）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，δ晶胞为体心立方（堆积），体心立方中含有1+8×
1
8
=2；晶胞中铁原子的体积为：2×
4
3
×π×r3，体心立方中，体对角线上为三个铁原子相切，则体对角线为4r，晶胞边长为：
4
3
r=
4
3
3
r，晶胞体积为：(
4
3
3
r)3，空间利用率为：
2×
4
3
×π×r3
(
4
3
r
3
)3
×100%，与Na、K、具有相同堆积方式，
故答案为：4；4：3；（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，
故有：H＜C＜N＜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；
故答案为：H＜C＜N＜O；；
（2）根据N原子的价电子排布式2s22p3，若N原子形成3个共价键，则氮原子周围还有一对孤对电子，即此时无配位键，该氮原子为sp3杂化，如NH3．若N原子形成4个共价键，则必有一个是配位键，若还存在双键（双键视为单键），则该氮原子为sp2杂化，如本题中的，若都为单键，则该氮原子为sp3杂化，如NH4+，
故答案为：sp2、sp3；；
（3）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，δ晶胞为体心立方（堆积），体心立方中含有1+8×
1
8
=2；晶胞中铁原子的体积为：2×
4
3
×π×r3，体心立方中，体对角线上为三个铁原子相切，则体对角线为4r，晶胞边长为：
4
3
r=
4
3
3
r，晶胞体积为：(
4
3
3
r)3，空间利用率为：
2×
4
3
×π×r3
(
4
3
r
3
)3
×100%，与Na、K、具有相同堆积方式，
故答案为：4；4：3；
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