16.Mn、Fe均為第四周期過渡元素,兩元素的部分電離能(I)數(shù)據(jù)列于表:
元素MnFe
電離能(kJ/mol)I1717759
I215091561
I332482957
回答下列問題:
(1)Fe元素價(jià)電子層的電子排布式為3d64s2,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.對此,你的解釋是由Mn2+轉(zhuǎn)化為Mn3+時(shí),3d能級由較穩(wěn)定的3d5半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环(wěn)定的3d4狀態(tài)(或Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+時(shí),3d能級由不穩(wěn)定的3d6狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的3d5半充滿狀態(tài)).
(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,則與Fe原子或離子形成配合物的分子或離子應(yīng)具備的條件是具有孤對電子.
(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,易溶于水,也易溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑,據(jù)此判斷三氯化鐵晶體為分子晶體.
(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,其中體心立方晶胞空間利用率為68%.

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)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;
(3)氯化鐵的晶體熔沸點(diǎn)低,易溶于水,也易溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑,符合分子晶體的特征;
(4)體心立方晶胞中Fe原子個(gè)數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2,面心立方晶胞中Fe原子個(gè)數(shù)=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4;假設(shè)體心立方晶胞的鐵原子半徑為r,晶胞的邊長為a,該晶胞中總鐵原子體積=2×$\frac{4}{3}$πr3,晶胞邊長a=$\sqrt{\frac{16}{3}}$r,體心立方晶胞中晶體體積a3=($\sqrt{\frac{16}{3}}$r)3
晶胞空間利用率=$\frac{鐵原子總體積}{晶胞體積}×100%$.

解答 解:(1)Fe原子是26號元素,F(xiàn)e原子的基態(tài)核外電子排布式為:1s22s22p63s23p63d64s2,所以價(jià)層電子排布式為3d64s2,
由Mn2+轉(zhuǎn)化為Mn3+時(shí),3d能級由較穩(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),需要的能量相對要少,
故答案為:3d64s2;由Mn2+轉(zhuǎn)化為Mn3+時(shí),3d能級由較穩(wěn)定的3d5半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环(wěn)定的3d4狀態(tài)(或Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+時(shí),3d能級由不穩(wěn)定的3d6狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的3d5半充滿狀態(tài));
(2)Fe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)具有孤對電子,
故答案為:具有孤對電子;
(3)三氯化鐵,其熔點(diǎn):282℃,沸點(diǎn)315℃,在300℃以上升華,三氯化鐵的晶體熔沸點(diǎn)低,易溶于水,也易溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑,符合分子晶體的特征,故為三氯化鐵分子晶體,
故答案為:分子;
(4)體心立方晶胞中Fe原子個(gè)數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2,面心立方晶胞中Fe原子個(gè)數(shù)=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4,所以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,該晶胞中總鐵原子體積=2×$\frac{4}{3}$πr3,晶胞邊長a=$\sqrt{\frac{16}{3}}$r,體心立方晶胞中晶體體積a3=($\sqrt{\frac{16}{3}}$r)3,
晶胞空間利用率=$\frac{鐵原子總體積}{晶胞體積}×100%$=$\frac{2×\frac{4}{3}×π×{r}^{3}}{(\sqrt{\frac{16}{3}}r)^{3}}$×100%=68%,
故答案為:2:1;68%.

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì),為高頻考點(diǎn),涉及晶胞計(jì)算、原子雜化方式判斷、原子核外電子排布等知識(shí)點(diǎn),難點(diǎn)是晶胞計(jì)算,注意體心立方中體對角線上三個(gè)原子緊貼、面心立方晶胞中同一面上對角線上三個(gè)原子緊貼,為易錯(cuò)點(diǎn).

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

6.(1)發(fā)射衛(wèi)星的火箭推進(jìn)器中大多使用燃料偏二甲肼,其化學(xué)式C2H8N2.用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,試計(jì)算:
①偏二甲肼的摩爾質(zhì)量是60g/mol.
②偏二甲肼中碳原乎與氮原子物質(zhì)的量之比是1:1;1mol偏二甲肼中含有的氫原子數(shù)目是8NA
(2)據(jù)報(bào)道,加利福尼亞大學(xué)的科研人員發(fā)現(xiàn)了世界上最強(qiáng)的酸.這種強(qiáng)酸的化學(xué)式是CHB11Cl11.其中l(wèi)1個(gè)硼原子和1個(gè)碳原子排列成20面體,這是目前化合物中化學(xué)性質(zhì)最為穩(wěn)定的原子組合.請回答下列問題:
①這種超強(qiáng)酸由4種元素組成.
②1mol該超強(qiáng)酸中含有的氯原子數(shù)目為11NA,若稱取該超強(qiáng)酸1049g,則其中含硼原子的數(shù)目為22NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

7.工業(yè)上常用水蒸氣通過熾熱的焦炭制得水煤氣(主要成分為CO和H2),其反應(yīng)的化學(xué)方程式為C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ•mol-1.請回答下列問題:
(1)若用炭粉和水蒸氣在恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后,再充入H2O(g),則其正反應(yīng)速率將增大(填“增大”“減小”或“不變”).
(2)如圖分別是炭粉和水蒸氣在不同溫度、體積均為2L的甲、乙兩個(gè)恒容密閉容器中反應(yīng)達(dá)到平衡的示意圖,投入反應(yīng)物的量完全相同.
①甲容器中,0~2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(H2)=0.3mol/(L•min).
②兩容器溫度:甲乙(填“>”“<”或“=”,下同)乙.
③B點(diǎn)和C點(diǎn)的化學(xué)反應(yīng)速率:v(B)Bv(C).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

4.下列敘述中正確的是(  )
A.FeCl3溶液、Fe(OH)3膠體與Fe(OH)3沉淀的本質(zhì)區(qū)別是有沒有丁達(dá)爾效應(yīng)
B.根據(jù)分散系的穩(wěn)定性的大小將混合物分為膠體、溶液和濁液
C.根據(jù)是否具有丁達(dá)爾效應(yīng),將分散系分為溶液、濁液和膠體
D.膠體、分散系、混合物概念間的從屬關(guān)系可用下圖表示

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

11.(1)中和相同體積、相同物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液,并使其生成正鹽,需要相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸、硫酸、磷酸溶液的體積比為6:3:2.
(2)實(shí)驗(yàn)室制取Cl2的反應(yīng)方程式為:MnO2+4HCl (濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$  MnCl2+Cl2↑+2H2O.從氧化還原反應(yīng)的角度看,在制備H2、CO2、Cl2三種氣體時(shí),鹽酸的作用分別是氧化劑、酸性、還原劑,酸性.
(3)Cl2、SO2都能使品紅溶液褪色,現(xiàn)將二者以等物質(zhì)的量混合后再通入到品紅溶液中,品紅溶液將(填褪色或不褪色),反應(yīng)方程式為:Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

1.下列變化中,不可能通過一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的是(  )
A.SiO2→Na2SiO3B.SiO 2→H 2SiO 3C.CuSO 4→CuCl 2D.Cu(OH)2→CuO

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:推斷題

8.短周期元素X、Y、Z、M的原子序數(shù)依次增大,元素X的一種高硬度單質(zhì)是寶石,Y2+電子層結(jié)構(gòu)與氖相同,Z的質(zhì)子數(shù)為偶數(shù),室溫下M單質(zhì)為淡黃色固體,回答下列問題:
(1)Z元素是Si,其最高價(jià)氧化物的晶體類型原子晶體,該氧化物的用途光導(dǎo)纖維.
(2)X與M的單質(zhì)在高溫下反應(yīng)其產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式S=C=S.
(3)寫出X與M的最高價(jià)氧化物的水化物的濃溶液之間反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+2H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

5.已知將溶液中的Cu2+、Fe2+、Fe3+沉淀為氫氧化物,需溶液的pH分別為6.4、9.6、3.7.現(xiàn)有含F(xiàn)eC12雜質(zhì)的氯化銅晶體(CuC12•2H2O),為制取純凈的CuC12,首先將其制成水溶液,然后按圖示步驟進(jìn)行提純:
請回答下列問題:
(1)加氧化劑的目的是:將Fe2+氧化為Fe3+,再除去.
(2)物質(zhì)Y是CuO或Cu(OH)2
(3)除去Fe3+有關(guān)離子方程式是Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+,CuO+2H+═Cu2++H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.中秋之夜,天宮二號搭載長征二號F運(yùn)載火箭順利升空,成為了中國第一個(gè)真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室.火箭使用的主要燃料是偏二甲肼(C2H8N2)和四氧化二氮,在火箭發(fā)射時(shí)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:C2H8N2(l)+2N2O4(l)═2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)△H=-2550kJ/mol,下列敘述錯(cuò)誤的是(  )
A.該反應(yīng)可在瞬間產(chǎn)生大量高溫氣體,推動(dòng)火箭飛行且反應(yīng)產(chǎn)物對環(huán)境無污染
B.向火箭注入燃料的操作非常嚴(yán)格,不能有絲毫失誤,因?yàn)樵摲磻?yīng)的缺點(diǎn)是反應(yīng)物有毒、有污染
C.偏二甲肼的燃燒熱為△H=-2550 kJ/mol
D.該反應(yīng)中1mol C2H8N2反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移16 mol e-

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