Question

（2008?揭陽(yáng)一模）

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

Mn、Fe均為第四周期過(guò)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(wèn)題：
（1）Mn元素價(jià)電子的電子排布式為

3d⁵4s²

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

由Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)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(jí)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(duì)要少．

（2）Fe原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道能與一些分子或離子形成配合物．
①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

具有孤對(duì)電子

．
②六氯和亞鐵離子〔Fe（CN）₆^4-〕中的配體CN^-中C原子的雜化軌道類型是

sp

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

N≡N

．
（3）三氯化鐵常溫下為固體，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．據(jù)此判斷三氯化鐵的晶體類型為：

分子晶體

（4）金屬鐵的晶體在不同的溫度下有兩種堆積方式，晶體分別如圖所示．面心立方晶胞和體心立方晶胞中實(shí)際含有的Fe原子個(gè)數(shù)之比為：

2：1

．

Answer 1

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．
②CN^-中C原子與N原子鍵以三鍵連接，C原子還有一對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)等于δ鍵+孤對(duì)電子．
等電子體指原子數(shù)相等價(jià)電子總數(shù)相等的微粒．
（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．

解答：解：（1）Mn元素為25號(hào)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(jí)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(jí)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(duì)要少．
故答案為：3d⁵4s²． 由Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)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(jí)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(duì)要少．
（2）①Fe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(duì)電子．
故答案為：具有孤對(duì)電子．
②CN^-中C原子與N原子鍵以三鍵連接，三鍵中有1個(gè)δ鍵、2個(gè)π鍵，C原子還有一對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)2，C原子采取sp雜化．
CN^-含有2個(gè)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．符號(hào)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）面心立方結(jié)構(gòu)晶胞中鐵原子數(shù)為1+6×

1

2

=4；
體心立方結(jié)構(gòu)晶胞中鐵原子數(shù)為1+8×

1

8

=2．
屬于兩種結(jié)構(gòu)的鐵原子數(shù)之比為4：2=2：1．
故答案為：2：1

點(diǎn)評(píng)：考查電子排布式、電離能、化學(xué)鍵、晶體性質(zhì)、晶胞等，難度中等，是對(duì)知識(shí)與能力綜合考查．