Question

Mn、Fe均為第四周期過渡元素，兩元素的部分電離能數據列于下表：

回答下列問題：
（1）Mn元素價電子的電子排布式為                       ，比較兩元素的I₂、I₃可知，氣態Mn²⁺再失去一個電子比氣態Fen再失去一個電子難。其原因是               。
（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。
①與Fe原子或離子形成配合物的分子或離子應具備的結構特征是            。
②絡離子[Fe(CN)₆]^4-的配體CN^-中C原子的雜化軌道類型是           ，寫出一種與 CN^-互為等電子體的單質分子的電子式                          。
（3）三氯化鐵常溫下為固體，熔點282℃，沸點315℃，在300℃以上升華。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機溶劑。據此判斷三氯化鐵的晶體類型為                。
（4）金屬鐵晶體在不同的溫度下有兩種堆積方式，如圖所示。體心立方晶胞和面心立方晶胞中實際含有的Fe原子個數之比為             。

Answer 1

（1）3d⁵4s²（1分） 由Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩定的3d⁵半充滿態轉為不穩定的3d⁴狀態需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時，3d能級由不穩定的3d⁶到穩定的3d⁵半充滿狀態，需要的能量相對要少（2分）
（2）①具有孤對電子 ②sp （每空2分，共6分）
（3）分子晶體（1分）
（4）1:2（2分）

試題分析：（1）Mn元素為2號元素，價電子的排布式為：3d⁵4s²；Mn²⁺的價電子為3d⁵，3d軌道半充滿，較穩定，由較穩定的3d⁵半充滿態轉為不穩定的3d⁴狀態需要的能量較多；Fe²⁺的價電子為3d⁶，不穩定，由不穩定的3d⁶到穩定的3d⁵半充滿狀態，需要的能量相對要少。
（2）①Fe原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道，所以與Fe原子或離子形成配合物的分子或離子應具備的結構特征是具有孤對電子。
②CN^-中C與N形成碳氮三鍵，所以C原子雜化方式為sp；原子數相等、價電子數相等的微粒互為等電子體，所以N₂與CN^-互為等電子體，電子式為：
（3）三氯化鐵熔沸點較低，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機溶劑，說明三氯化鐵為分子晶體。
（4）體心立方晶胞含Fe：8×1/8+1=2，面心立方晶胞含Fe：8×1/8+6×1/2=4，所以體心立方晶胞和面心立方晶胞中實際含有的Fe原子個數之比為1:2。