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：

元素	Mn	Fe
電離能 /kJ·mol－1	I1	717	759
I2	1 509	1 561
I3	3 248	2 957

 

回答下列問題：

（1）Mn元素基態(tài)原子的價(jià)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(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____________________________________________________________。

（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。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________；②六氰合亞鐵離子[Fe（CN）64－]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。據(jù)此判斷三氯化鐵晶體為________。

（4）金屬鐵的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如下圖所示。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________。

 

 

Answer 1

（1）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)變?yōu)椴环�(wěn)定的3d4狀態(tài)需要的能量較多；而Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋時(shí)，3d能級(jí)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)需要的能量相對(duì)要少

（2）①具有孤對(duì)電子　②sp1　N≡N

（3）分子晶體

（4）2∶1

【解析】（1）原子軌道處于全充滿或半充滿時(shí)能量較低，較穩(wěn)定，故25Mn的價(jià)電子排布式為：3d54s2；Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋時(shí)，3d能級(jí)由3d6轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)3d5，而Mn2＋轉(zhuǎn)化為Mn3＋時(shí)，3d能級(jí)卻由較穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)3d5轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>3d4，所以氣態(tài)Mn2＋再失一個(gè)電子比Fe2＋難。

（2）①形成配合物的中心原子要能提供空軌道，而配體中的分子或離子應(yīng)能夠提供孤對(duì)電子；②配體CN－中碳氮以碳氮叁鍵相連，為直線形結(jié)構(gòu)，碳原子的雜化軌道類型為sp1；CN－為14電子的離子，故與CO、N2等互為等電子體，但符合題意的是N2（因題中限定為單質(zhì)分子）。

（3）FeCl3的熔、沸點(diǎn)較低，可知FeCl3晶體為分子晶體。

（4）利用“均攤法”計(jì)算，面心立方晶胞中實(shí)際含有Fe原子的個(gè)數(shù)為8×＋6×＝4，體心立方晶胞中實(shí)際含有Fe原子的個(gè)數(shù)為8×＋1＝2，故二者原

子個(gè)數(shù)之比為2∶1。