Question

（2009?海口模拟）Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能（I）数据列于下表：

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

回答下列问题：
（1）Mn元素价电子层的电子排布式为

3d⁵4s²

，比较两元素的I₂、I₃可知，气态Mn²⁺再失去一个电子比气态Fe²⁺再失去一个电子难．对此，你的解释是

由Mn²⁺转化为Mn³⁺时，3d能经由较稳定的3d⁵半充满状态转变为不稳定的3d⁴状态（或Fe²⁺转化为Fe³⁺时，3d能级由不稳定的3d⁶状态转变为较稳定的3d⁵半充满状态）

．
（2）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道而能与一些分子或离子形成配合物，则与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的条件是

具有孤对电子

．
（3）三氯化铁常温下为固体，熔点282℃，沸点315℃，在300℃以上易升华，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，据此判断三氯化铁晶体为

分子

晶体．
（4）金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示．面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为

2：1

，其中体心立方晶胞空间利用率为

68%

．

Answer 1

分析：（1）根据核外电子排布规律书写；原子轨道处于半满、全满、全空时能量更低稳定；
（2）①根据配位键形成条件分析，由Fe原子或离子的核外电子排布图可知，Fe原子或离子含有空轨道，配位体中的中心原子含有孤对电子；
（3）根据信息可知三氯化铁的晶体为分子晶体；
（4）利用均摊法计算．

解答：解：（1）Mn元素为25号元素，核外电子排布式为[Ar]3d⁵4s²，所以价层电子排布式为3d⁵4s²，
由Mn²⁺转化为Mn³⁺时，3d能级由较稳定的3d⁵半充满状态转为不稳定的3d⁴状态需要的能量较多；而Fe²⁺到Fe³⁺时，3d能级由不稳定的3d⁶到稳定的3d⁵半充满状态，需要的能量相对要少，
故答案为：3d⁵4s²；由Mn²⁺转化为Mn³⁺时，3d能级由较稳定的3d⁵半充满状态转为不稳定的3d⁴状态需要的能量较多；而Fe²⁺到Fe³⁺时，3d能级由不稳定的3d⁶到稳定的3d⁵半充满状态，需要的能量相对要少；
（2）Fe原子或离子含有空轨道．所以，与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具有孤对电子，故答案为：具有孤对电子；
（3）三氯化铁，其熔点：282℃，沸点315℃，在300℃以上升华．易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂．符号分子晶体的特征，故为三氯化铁分子晶体，
故答案为：分子；
（4）面心立方结构晶胞中铁原子数为1+6×

1

2

=4；体心立方结构晶胞中铁原子数为1+8×

1

8

=2，属于两种结构的铁原子数之比为4：2=2：1，体心立方晶胞空间利用率为68%，
故答案为：2：1；68%．

点评：本题考查电子排布式、电离能、晶体性质、晶胞等，难度较大，是对知识与能力综合考查，（4）是学生解答的难点．