Question

3．Mn、Fe均為第四周期過渡元素．請回答下列問題：
（1）Mn元素價電子層的電子排布式為3d⁵4s²，Mn²⁺核外具有的單電子數(shù)有5個；
（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)特征是具有孤對電子．
②六氰合亞鐵離子〔Fe（CN）₆^4-〕中的配體CN^-中C原子的雜化軌道類型是sp，寫出一種與CN^-互為等電子體的單質(zhì)分子的化學(xué)式N₂．
（3）三氯化鐵常溫下為固體，熔點282℃，沸點315℃，在300℃以上易升華．易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機溶劑．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．體心立方晶胞和面心立方晶胞中實際含有的Fe原子個數(shù)之比為：1：2．若鐵的面心立方晶胞的邊長為x nm，N_A為阿伏伽德羅常數(shù)，則金屬鐵的晶體采用面心立方堆積時的密度為$\frac{224}{{N}_{A}×（x×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3（用含x、N_A的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）Mn元素原子核外有25個電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫價電子層的電子排布式；結(jié)合Mn²⁺核外電子排布判斷單電子數(shù)目；
（2）①與Fe原子或離子具有空軌道，與之形成配合物的分子或離子應(yīng)具有孤對電子；
②CN^-與N₂互為等電子體，CN^-中C原子與N原子之間形成3對共用電子對，含有1對孤電子對；
（3）三氯化鐵常溫下為固體，熔沸點低，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機溶劑，應(yīng)屬于分子晶體；
（4）利用均攤法計算晶胞中原子數(shù)目，進而計算體心立方晶胞和面心立方晶胞中實際含有的Fe原子個數(shù)之比；
計算鐵的面心立方晶胞晶胞質(zhì)量，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算鐵的面心立方晶胞的密度．

解答 解：（1）Mn元素原子核外有25個電子，Mn元素為25號元素，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，所以價層電子排布式為3d⁵4s²，Mn²⁺核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，3d軌道5個電子為單電子，
故答案為：3d⁵4s²；5；
（2）①與Fe原子或離子具有空軌道，與之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；
②CN^-與N₂互為等電子體，CN^-中C原子與N原子之間形成3對共用電子對，含有1對孤電子對，雜化軌道數(shù)目為2，C原子采取sp雜化，故答案為：sp；N₂；
（3）三氯化鐵常溫下為固體，熔沸點低，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機溶劑，應(yīng)屬于分子晶體，故答案為：分子晶體；
（4）體心立方結(jié)構(gòu)晶胞中鐵原子數(shù)為1+8×$\frac{1}{8}$=2，面心立方結(jié)構(gòu)晶胞中鐵原子數(shù)為1+6×$\frac{1}{2}$=4，故兩種結(jié)構(gòu)的鐵原子數(shù)之比為2：4=1：2，
面心立方晶胞晶胞質(zhì)量為4×$\frac{56}{{N}_{A}}$g，鐵的面心立方晶胞的邊長為x nm，則面心立方晶胞的密度為：4×$\frac{56}{{N}_{A}}$g÷（x×10^-7cm）³=$\frac{224}{{N}_{A}×（x×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：1：2；$\frac{224}{{N}_{A}×（x×1{0}^{-7}）^{3}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、雜化方式判斷、等電子體、配位鍵、晶胞計算、晶體類型與性質(zhì)等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，難度中等．