题目内容

6．Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据列于表：
元    素MnFe
电离能
/kJ•mol-1		I1717759
I215091561
I332482957
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能级由较稳定的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．
①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是具有孤对电子；
②六氰合亚铁离子（Fe（CN）64-）中的配体CN-中C原子的杂化轨道类型是sp，写出一种与CN-互为等电子体的单质分子的路易斯结构式：N≡N：；
（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．

分析 （1）原子轨道处于半满、全满、全空时能量更低而更稳定；
（2）①含有空轨道和含有孤电子对的原子之间易形成配位键；
②CN-中C原子价层电子对个数是2，且含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型；原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体；
（3）分子晶体熔沸点较低；
（4）利用均摊分计算每个晶胞中原子个数．

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； Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的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）①含有空轨道和含有孤电子对的原子之间易形成配位键，Fe原子含有空轨道，则Fe原子能和含有孤电子对的原子易形成配位键，故答案为：具有孤对电子；
 ②sCN-中C原子价层电子对个数是2，且含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型为sp；原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体，氢氰根离子中含有2个原子、价电子数是10，与氮气分子互为等电子体，氮气分子路易斯结构式为：N≡N：，
故答案为：sp；：N≡N：；
（3）分子晶体熔沸点较低，根据题给信息知，氯化铁熔沸点较低，应该是分子晶体，故答案为：分子晶体；
（4）面心面心立方晶胞中Fe原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，体心立方基晶胞中Fe原子个数=1+8×$\frac{1}{8}$=2，所以面心立方晶胞中Fe原子个数与体心立方晶胞中Fe原子个数之比=4：2=2：1，故答案为：2：1．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、晶体类型判断、原子杂化方式判断等知识点，明确物质结构、价层电子对互斥理论等知识点是解本题关键，注意路易斯结构式与结构式、电子式的区别，题目难度不大．

练习册系列答案
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16．正丁醚常用作有机反应的溶剂．实验室制备正丁醚的反应和主要实验装置如下：2CH3CH2CH2CH2OH$?_{135℃}^{浓硫酸}$（CH3CH2CH2CH2）2O+H2O，反应物和产物的相关数据如表：
相对分子质量沸点/℃密度/（g/cm3）水中的溶解性
正丁醇74117.20.8109微溶
正丁醚130142.00.7704几乎不容
①将6mL浓硫酸和37g正丁醇，按一定顺序添加到A中，并加几粒沸石．
②加热A中反应液，迅速升温至135℃，维持反应一段时间．
③分离提纯：待A中液体冷却后将其缓慢倒入盛有70mL水的温度分液漏斗中，振摇后静置，分液得粗产物．
④粗产物依次用40mL水、20mL NaOH溶液和40mL水洗涤，分液后加入约3g无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙．
⑤将上述处理过的粗产物进行蒸馏，收集馏分，得纯净正丁醚11g．请回答：
（1）步骤①中浓硫酸和正丁醇的添加顺序为：应先加正丁醇．
（2）加热A前，需先从b （填“a”或“b”）口向B中通入水．
（3）步骤③的目的是初步洗去浓H2SO4，振摇后静置，粗产物应上 （填“上”或“下”）口倒出．
（4）步骤⑤中，加热蒸馏时应收集D （填选项字母）左右的馏分．
A．100℃B．117℃C．135℃D．142℃
（5）反应过程中会观察到分水器中收集到液体物质，且分为上下两层，随着反应的进行，分水器中液体逐渐增多至充满时，上层液体会从左侧支管自动流回A．分水器中上层液体的主要成分为正丁醇，下层液体的主要成分为水．
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17．天然气与二氧化碳在一定条件下反应制备合成气（CO+H2）的原理是CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g）△H＞0．该反应达到平衡之后，为了提高CH4的转化率，下列措施正确的是（　　）
A．增大压强B．升高温度C．增大CH4浓度D．更换高效催化剂
14．若初始时在恒容密闭容器中加入N2O5，表为N2O5分解反应在一定温度下不同时间测得N2O5浓度的部分实验数据：
t/s05001000
c（N2O5）　mol/L5.003.252.48
①写出该反应的平衡常数表达式：K=$\frac{{c}^{4}（N{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}$．
②1000s内N2O5的分解速率为：0.00252mol/（L•s）．
③若每有1mol N2O5分解，吸收Q kJ的热量，写出该分解反应的热化学方程式2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）△H=+2QkJ/mol．
1．实验小组的同学欲对一粗盐样品进行初步提纯．所用实验仪器或用品如下：

（1）D的名称是蒸发皿；
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（3）“过滤”操作的要点可概括为“一贴、二低、三靠”，其中“二低”的含义是滤纸上沿低于漏斗边缘，液面低于滤纸上沿；
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11．无水氯化铝是一种重要的催化剂，工业上由Al2O3制备无水氯化铝的反应为2Al2O3（s）+6Cl2（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4AlCl3（g）+3O2（g）△H＞0．下列分析错误的是（　　）
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18．电解原理在化学工业中有广泛应用．如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连．请回答以下问题：
（1）若X、Y都是惰性电极，a是NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：
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检验Y电极产物的方法是：将湿润的淀粉碘化钾试纸接近出气口，如果试纸变蓝色就说明生成氯气
②电解总反应离子方程式为2Cl-+2H2O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+Cl2↑+H2↑．
（2）若X和Y仍均为惰性电极，a为CuSO 4 溶液，则电解时的化学反应方程式为2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4
多余．通过一段时间后，向所得溶液中加入16g CuO粉末，恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为0.4mol．
（3）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则
①X电极的材料是纯铜
②Y电极的电极反应式是Cu2++2e-=Cu（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
③假若电路中有0.04摩尔电子通过时，阴极增重1.28克．
15．已知：2H2O2（l）═2H2O（l）+O2（g）△H=-98kJ•mol-1．在含少量I-的溶液中，H2O2分解反应过程为：
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ii．H2O2（l）+IO-（aq）═H2O（l）+O2（g）+I-（aq）△H2
下列说法不正确的是（　　）
A．△H1+△H2=△H
B．I-是H2O2分解反应的催化剂
C．欲分解2 mol H2O2（l），至少需要提供98 kJ的热量
D．若生成1 mol O2，则反应ii转移电子的物质的量为2 mol
16．按要求写出化学式或方程式
（1）氢氧化钡溶液和硫酸铜溶液反应的离子方程式Ba2++2OH-+Cu2++SO42-=Cu（OH）2↓+BaSO4↓．
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（3）NaHSO4与Ba（OH）2以物质的量之比1：1混合的离子方程式H++SO42-+Ba2++OH-=BaSO4↓+H2O．
（4）CO2+2OH-=CO32-+H2O对应的一个化学方程式CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O．

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