Question

Mn、Fe均為第四周期過渡元素，兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)列于下表：回答下列問題：

元素		Mn	Fe
電離能 kJ?mol-1	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

（1）Mn元素價(jià)電子層的電子排布式為

 

，比較兩元素的I₂、I₃可知，氣態(tài)Mn²⁺再失去一個電子比氣態(tài)Fe²⁺再失去一個電子難．對此，你的解釋是

 

；
（2）Fe原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道而能與一些分子或離子形成配合物．
①Fe元素位于元素周期表分區(qū)的

 

區(qū)，原子核外共有

 

種不同運(yùn)動狀態(tài)的電子，有

 

 種不同能級的電子．
②與Fe原子或離子形成配合物的分子或離子應(yīng)具備的結(jié)構(gòu)特征是

 

；
③六氰合亞鐵離子（Fe（CN）₆^4-）中的配體CN^-中C原子的雜化軌道類型是

 

，寫出一種與CN^-互為等電子體的單質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)式

 

．
（3）三氯化鐵常溫下為固體，熔點(diǎn)282℃，沸點(diǎn)315℃，在300℃以上易升華．易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑．據(jù)此判斷三氯化鐵晶體類型為

 

．
（4）金屬鐵的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如圖1所示．體心立方晶胞和面心立方晶胞中實(shí)際含有的Fe原子個數(shù)之比為

 

，F(xiàn)e原子周圍距離最近的鐵原子數(shù)目之比為

 

．
（5）Fe²⁺與鄰啡羅啉形成的配合物（形成過程如圖2）中，配位數(shù)為

 

Answer 1

考點(diǎn)：元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,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；原子軌道處于半滿、全滿、全空時(shí)能量更低穩(wěn)定；
（2）①元素周期表五區(qū)的劃分是根據(jù)最后排入的電子名稱命名的．Fe原子是26號元素，F(xiàn)e原子的基態(tài)核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，根據(jù)電子排布式分析其能級；每個原子軌道最多含有2個不同運(yùn)動狀態(tài)的電子；
②根據(jù)配位鍵形成條件分析，由Fe原子或離子的核外電子排布圖可知，F(xiàn)e原子或離子含有空軌道；
③根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定雜化方式；原子個數(shù)相等價(jià)電子數(shù)相等的微粒為等電子體；
（3）根據(jù)信息可知三氯化鐵的晶體為分子晶體；
（4）利用均攤法計(jì)算晶胞的結(jié)構(gòu)；體心立方晶胞中以體心的Fe分析，與之最近的Fe原子處于頂點(diǎn)上，每個Fe原子周圍有8個Fe原子，面心立方晶胞中，以頂點(diǎn)的Fe分析，與之最近的Fe原子位于面心上，每個Fe原子周圍有12個Fe原子；
（5）配位數(shù)就是在配位個體中與一個形成體成鍵的配位原子的總數(shù)；

解答： 解：（1）Mn元素為25號元素，核外電子排布式為[Ar]3d⁵4s²，所以價(jià)層電子排布式為3d⁵4s²，由Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時(shí)，3d能級由不穩(wěn)定的3d⁶到穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)，需要的能量相對要少，
故答案為：3d⁵4s²； Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环�(wěn)定的3d⁴狀態(tài)（或Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺時(shí)，3d能級由不穩(wěn)定的3d⁶狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)）；
（2）①元素周期表五區(qū)的劃分是根據(jù)最后排入的電子名稱命名的．Fe原子是26號元素，F(xiàn)e原子的基態(tài)核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，F(xiàn)e的價(jià)電子為3d⁶4s²，最后填充3d電子，為d區(qū)元素，該元素原子核外有，6個電子，所以原子核外共有26種不同運(yùn)動狀態(tài)的電子，該原子有7種不同能級的電子，
故答案為：d；26；7；
②Fe原子或離子含有空軌道，所以，與Fe原子或離子形成配合物的分子或離子應(yīng)具有孤對電子，
故答案為：具有孤對電子；
③CN^-中C原子與N原子鍵以三鍵連接，三鍵中有1個δ鍵、2個π鍵，C原子還有一對孤對電子，雜化軌道數(shù)2，C原子采取sp雜化．CN^-含有2個原子，價(jià)電子總數(shù)為4+5+1=10，故其等電子體為氮?dú)夥肿拥�，結(jié)構(gòu)式為N≡N，
故答案為：sp；N≡N；
（3）三氯化鐵，其熔點(diǎn)：282℃，沸點(diǎn)315℃，在300℃以上升華，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑．符合分子晶體的特征，故為三氯化鐵分子晶體，故答案為：分子晶體；
（4）體心立方晶胞中含有Fe原子的個數(shù)為8×

1

8

+1=2，面心立方晶胞中實(shí)際含有的Fe原子個數(shù)為8×

1

8

+6×

1

2

=4，所以體心立方晶胞和面心立方晶胞中實(shí)際含有的Fe原子個數(shù)之比為1：2，體心立方晶胞中每個Fe原子周圍有8個Fe原子，面心立方晶胞中每個Fe原子周圍有12個Fe原子，故Fe原子配位數(shù)之比為8：12=2：3，
故答案為：1：2；2：3；
（5）配位數(shù)就是在配位個體中與一個形成體成鍵的配位原子的總數(shù)，所以Fe²⁺與鄰啡羅啉形成的配合物（形成過程如圖2）中，配位數(shù)為6，
故答案為：6；

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的有關(guān)知識，涉及核外電子排布式的書寫、元素在周期表中的位置、雜化軌道類型的判斷、等電子體、晶胞計(jì)算等，注意書寫基態(tài)原子核外電子排布式時(shí)要根據(jù)構(gòu)造原理，注意計(jì)算晶胞時(shí)要有一定的思維能力、空間想象能力，題目難度中等．