Question

Ti、Fe、Cr、Mn等均為過渡元素，在生產(chǎn)生活中起著不可替代的重要作用，對(duì)其單質(zhì)和化合物的應(yīng)用研究是目前科學(xué)研究的前沿之一．請回答下列問題：
（1）Cr元素（核電荷數(shù)為24）的基態(tài)原子電子排布式為

 

，這一排布方式符合

 

（填原理或規(guī)則），比較Fe和 Mn的各級(jí)電離能后發(fā)現(xiàn)，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

 

（填“難”或“易”）．（每空兩分，共6分）
（2）過渡元素有著與主族元素不同的價(jià)電子構(gòu)型，其中外圍電子構(gòu)型為4f⁷5d¹6s²的元素在周期表中處在

 

族，該族元素共有

 

種．
（3）某鈣鈦型復(fù)合氧化物（如圖1），以A原子為晶胞的頂點(diǎn)，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，當(dāng)B位是V、Cr、Mn、Fe時(shí)，這種化合物具有CMR效應(yīng)（巨磁電阻效應(yīng)）．用A、B、O表示這類特殊晶體的化學(xué)式：

 

．
（4）有一種藍(lán)色晶體可表示為：[K_xFe_y（CN）_z]，研究表明它的結(jié)構(gòu)特性是Fe²⁺、Fe³⁺分別占據(jù)立方體的頂點(diǎn)，自身互不相鄰，而CN^一位于立方體的棱上，K⁺位于上述晶胞體心，且K⁺空缺率為50%（體心中沒有K⁺的占總體心的百分比），其晶體中的陰離子晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，該晶體的化學(xué)式可表示為

 

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系,晶胞的計(jì)算

專題：元素周期律與元素周期表專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)能量最低原理及洪特規(guī)則特例書寫；軌道上的電子處于全滿、半滿、全空時(shí)最穩(wěn)定，電子不容易失去；
（2）根據(jù)外圍電子排布分析；
（3）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中A、B、O原子數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式；
（4）根據(jù)圖2晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中含有Fe²⁺的個(gè)數(shù)為4×

1

8

=

1

2

，F(xiàn)e³⁺的個(gè)數(shù)為4×

1

8

=

1

2

、CN^-的個(gè)數(shù)為12×

1

4

=3，所以Fe²⁺、Fe³⁺、CN^-的個(gè)數(shù)比為1：1：6，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為零可知，x=1，則晶體的化學(xué)式可表示為KFe₂（CN）₆．

解答： 解：（1）根據(jù)能量最低原理及洪特規(guī)則特例，可知Cr元素基態(tài)原子電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
錳元素的3d能級(jí)和4s能級(jí)上的電子都是價(jià)電子，Mn元素基態(tài)原子的價(jià)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)化為不穩(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轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的3d⁵半充滿較穩(wěn)定狀態(tài)，需要的能量相對(duì)要少，
 故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；能量最低原理及洪特規(guī)則；難；
（2）根據(jù)外圍電子構(gòu)型為4f⁷5d¹6s²，則元素在周期表中處在ⅢB族，該族元素共有32，故答案為：ⅢB；32；
（3）晶胞中A原子數(shù)目=8×

1

8

=1、B原子數(shù)目=1、O原子數(shù)目=6×

1

2

=3，這類特殊晶體的化學(xué)式為：ABO₃，
故答案為：ABO₃；
（4）根據(jù)圖2晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中含有Fe²⁺的個(gè)數(shù)為4×

1

8

=

1

2

，F(xiàn)e³⁺的個(gè)數(shù)為4×

1

8

=

1

2

、CN^-的個(gè)數(shù)為12×

1

4

=3，所以Fe²⁺、Fe³⁺、CN^-的個(gè)數(shù)比為1：1：6，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為零可知，x=1，則晶體的化學(xué)式可表示為KFe₂（CN）₆，故答案為：KFe₂（CN）₆；

點(diǎn)評(píng)：本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、電離能、配位鍵、晶胞計(jì)算等，旨在考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握及綜合應(yīng)用，（1）中注意根據(jù)洪特規(guī)則特例進(jìn)行理解分析，難度中等．