题目内容

2．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下表：
元    素MnFe
电离能
/kJ•mol-1		I1717759
I215091561
I332482957
回答下列问题：
（1）Fe元素价电子层的电子排布式为3d64s2，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；
（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）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；
②CN-中C原子与N原子键以三键连接，C原子还有一对孤对电子，杂化轨道数等于δ键+孤对电子；
（3）氯化铁的晶体熔沸点低，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，符合分子晶体的特征；
（4）利用均摊法计算．

解答 解：（1）Fe原子是26号元素，Fe原子的基态核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，所以价层电子排布式为3d64s2，
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：3d64s2； 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）①Fe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；
②CN-中C原子与N原子键以三键连接，三键中有1个δ键、2个π键，C原子还有一对孤对电子，杂化轨道数2，C原子采取sp杂化，
故答案为：sp；
（3）三氯化铁，其熔点：282℃，沸点315℃，在300℃以上升华，三氯化铁的晶体熔沸点低，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，符合分子晶体的特征，故为三氯化铁分子晶体，
故答案为：分子晶体；
（4）面心立方结构晶胞中铁原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，体心立方结构晶胞中铁原子数为1+8×$\frac{1}{8}$=2，面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe的铁原子数之比为4：2=2：1．
故答案为：2：1，

点评 本题水对物质结构的考查，涉及电子排布式、电离能、化学键、杂化方式、晶体性质、晶胞等，难度中等，是对知识与能力综合考查．

练习册系列答案
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12．A、B、C、D、E、F、G、H、I、J均为有机化合物．根据以下框图，回答问题：

（ l ） B和C均为有支链的有机化合物，B 的结构简式为（CH3）2CHCOOH；C在浓硫酸作用下加热反应只能生成一种烯烃D，D的结构简式为：（CH3）2C═CH2；
（2）G能发生银镜反应，也能使溴的四氯化碳溶液褪色，则G的结构简式为CH2=C（CH3）-CHO；
（3）⑤的化学方程式是；⑨的化学方程式是；
（4）①的反应类型是水解反应或取代反应，④的反应类型是取代反应，⑦的反应类型是氧化反应．
13．下列反应的离子方程式，正确的是（　　）
A．碳酸钙与硝酸反应：CO32-+2H+═CO2↑+H2O
B．铁与稀硫酸反应：Fe+2H+═Fe2++H2↑
C．将氨气通入盐酸中：NH3+HCl═NH4++Cl-
D．氢氧化钡溶液中滴加稀硫酸：OH-+H+═H2O
10．现有两种金属组成的混合物，把5.6g 该混合物加入到100g一定溶质质量分数的稀硫酸中，恰好完全反应，产生氢气物质的量为w．则下列说法中正确的是（　　）
A．若混合物为Zn、Al，w不可能是0.1mol
B．若混合物为Zn、Fe，w可能大于0.1mol
C．若混合物为Fe、Mg，则加入的稀硫酸中溶质质量分数等于9.8%
D．若混合物为Cu、Fe，w是0.05mol，则混合物中Fe与Cu的质量比为1：1
17．下列物质属于电解质的是（　　）
A．熔融的NaOHB．氨气C．蔗糖D．KCl溶液
7．为探究铜与6mol•L-1硝酸反应的气态产物中是否含NO2，进行如下实验．
已知：FeSO4+NO?[Fe（NO）]SO4（棕色），该反应较缓慢，待生成一定量[Fe（NO）]2+时突显明显棕色．
（1）实验前需检验装置的气密性，简述操作关闭分液漏斗活塞，用酒精灯加热Y试管，观察到BC导管口有气泡产生，停止加热，BC长导管到吸入一段水柱，则装置气密性良好．
（2）仪器a的名称分液漏斗
（3）实验开始时先将Y形试管向盛有块状固体b的支管倾斜，缓慢滴入稀硝酸，该实验操作的目的是利用生成的CO2将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O2反应生成NO2对气体产物的观察产生干扰；
（4）证明有NO2的实验现象利用生成的CO2将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O2反应生成NO2对气体产物的观察产生干扰
（5）装置C的作用吸收尾气NO，反应离子方程式5NO+3MnO4-+4H+=5NO3-+3Mn2++2H2O．
（6）测定化学试剂绿矾（FeSO4•7H2O）纯度的方法：称取绿矾3.000g置于锥形瓶中，加入100mL蒸馏水，加入10mLH2SO4和5mLH3PO4，用0.1000molL-1KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液20.00mL．KMnO4溶液盛放在棕色酸式（填“酸”或“碱”）滴定管中，列式计算绿矾的纯度$\frac{5×0.002mol×278g/mol}{3.000g}$×100%=92.67%．
14．甲醇可作为燃料电池的原料．以CH4和H2O为原料，通过下列反应反应来制备甲醇．
I：CH4 （ g ）+H2O （ g ）=CO （ g ）+3H2 （g ）△H=+206.0kJ•mol-1
II：CO （ g ）+2H2 （ g ）=CH3OH （ g ）△H=-129.0kJ•mol-1
（1）CH4（g）与H2O（g）反应生成CH3OH （g）和H2（g）的热化学方程式为CH4（g）+H2O（g）=CH3OH（g）+H2（g）△H=+77.0 kJ/mol．
（2）将1.0mol CH4和2.0mol H2O （ g ）通入容积为100L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得
在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图1．
①假设100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示该反应的平均反应速率为0.003mol•L-1•min-1．
②100℃时反应I的平衡常数为2.25×10-4．
（3）在压强为0.1Mpa、温度为300℃条件下，将a mol CO与
3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是CD （填字母序号）．
A．c（H2）减少     B．正反应速率加快，逆反应速率减慢   C．CH3OH 的物质的量增加        D．c （ H2 ）/c （CH3OH ）减小    E．平衡常数K增大
（4）写出甲醇-空气-KOH溶液的燃料电池负极的电极反应式：CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O．
（5）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这污染，其原理如图2．通电后，Co2+放电变为Co3+，然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化．
①写出阳极电极反应式Co2+-e-=Co3+．
②写出除去甲醇的离子方程式6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+．
11．美国研究人员在《科学》杂志上发表论文称，他们开发出了一直新的固体氧化物燃料电池，在用碳氢化合物-异辛烷作燃料时，能源转化效率达50%，电解质为熔融的氧化物，能传导O2-，这种新型燃料电池经过更多试验后，能广泛应用于汽车、飞机等，下列关于该电池的说法正确的是（　　）
A．该电池的正极反应为：O2+2H2O+4e-═4OH-
B．该电池的负极反应为：C8H18+25O2--50e-═8CO2↑+9H2O
C．电解质的作用是传递电子
D．电池中阴离子向正极移动
12．在硫酸亚铁、硫酸铁和硫酸铜溶液中加入铁粉，充分反应后，滤出的不溶物除铜粉外，尚有少量铁粉，那么在滤液中（　　）
A．肯定有Fe2+，可能有Fe3+B．只有Fe2+，没有Fe3+和Cu2+
C．可能有Fe3+，可能有Cu2+D．肯定有Fe2+，可能有Fe3+、Cu2+

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