Question

元素		Mn	Fe
电离能	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据列于下表：
回答下列问题：
（1）Mn元素价电子的电子排布式为______，比较两元素的I₂、I₃可知，气态Mn²⁺再失去一个电子比气态Fe²⁺再失去一个电子难．对此，你的解释是：______
（2）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道能与一些分子或离子形成配合物．
①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是______．
②六氯和亚铁离子〔Fe（CN）₆^4-〕中的配体CN^-中C原子的杂化轨道类型是______，写出一种与CN^-互为等电子体的单质分子的路易斯结构式______．
（3）三氯化铁常温下为固体，熔点：282℃，沸点315℃，在300℃以上升华．易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂．据此判断三氯化铁的晶体类型为：______
（4）金属铁的晶体在不同的温度下有两种堆积方式，晶体分别如图所示．面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据核外电子排布规律书写；原子轨道处于半满、全满、全空时能量更低稳定．
（2）①根据配位键形成条件分析，由Fe原子或离子的核外电子排布图可知，Fe原子或离子含有空轨道．
②CN^-中C原子与N原子键以三键连接，C原子还有一对孤对电子，杂化轨道数等于δ键+孤对电子．
等电子体指原子数相等价电子总数相等的微粒．
（3）根据信息可知三氯化铁的晶体为分子晶体．
（4）利用均摊法计算．
解答：解：（1）Mn元素为25号元素，核外电子排布式为[Ar]3d⁵4s²，所以价层电子排布式为3d⁵4s²．
由Mn²⁺转化为Mn³⁺时，3d能级由较稳定的3d⁵半充满状态转为不稳定的3d⁴状态需要的能量较多；而Fe²⁺到Fe³⁺时，3d能级由不稳定的3d⁶到稳定的3d⁵半充满状态，需要的能量相对要少．
故答案为：3d⁵4s²． 由Mn²⁺转化为Mn³⁺时，3d能级由较稳定的3d⁵半充满状态转为不稳定的3d⁴状态需要的能量较多；而Fe²⁺到Fe³⁺时，3d能级由不稳定的3d⁶到稳定的3d⁵半充满状态，需要的能量相对要少．
（2）①Fe原子或离子含有空轨道．所以，与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具有孤对电子．
故答案为：具有孤对电子．
②CN^-中C原子与N原子键以三键连接，三键中有1个δ键、2个π键，C原子还有一对孤对电子，杂化轨道数2，C原子采取sp杂化．
CN^-含有2个原子，价电子总数为4+5+1=10，故其等电子体为氮气分子等，结构式为N≡N．
故答案为：sp；N≡N
（3）三氯化铁，其熔点：282℃，沸点315℃，在300℃以上升华．易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂．符号分子晶体的特征，故为三氯化铁分子晶体．
故答案为：分子晶体．
（4）面心立方结构晶胞中铁原子数为1+6×=4；
体心立方结构晶胞中铁原子数为1+8×=2．
属于两种结构的铁原子数之比为4：2=2：1．
故答案为：2：1
点评：考查电子排布式、电离能、化学键、晶体性质、晶胞等，难度中等，是对知识与能力综合考查．