Question

（2009?�？谀�擬）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)列于下表：

元素		Mn	Fe
電離能/kJ?mol-1	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

回答下列問題：
（1）Mn元素價(jià)電子層的電子排布式為

3d⁵4s²

，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

由Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能經(jīng)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(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)）

．
（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，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(duì)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%

．

Answer 1

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）①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，配位體中的中心原子含有孤對(duì)電子；
（3）根據(jù)信息可知三氯化鐵的晶體為分子晶體；
（4）利用均攤法計(jì)算．

解答：解：（1）Mn元素為25號(hào)元素，核外電子排布式為[Ar]3d⁵4s²，所以價(jià)層電子排布式為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)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(jí)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(duì)要少，
故答案為：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)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(jí)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(duì)要少；
（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(duì)電子，故答案為：具有孤對(duì)電子；
（3）三氯化鐵，其熔點(diǎn)：282℃，沸點(diǎn)315℃，在300℃以上升華．易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑．符號(hào)分子晶體的特征，故為三氯化鐵分子晶體，
故答案為：分子；
（4）面心立方結(jié)構(gòu)晶胞中鐵原子數(shù)為1+6×

1

2

=4；體心立方結(jié)構(gòu)晶胞中鐵原子數(shù)為1+8×

1

8

=2，屬于兩種結(jié)構(gòu)的鐵原子數(shù)之比為4：2=2：1，體心立方晶胞空間利用率為68%，
故答案為：2：1；68%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查電子排布式、電離能、晶體性質(zhì)、晶胞等，難度較大，是對(duì)知識(shí)與能力綜合考查，（4）是學(xué)生解答的難點(diǎn)．