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）數據列于下表：

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元素價電子層的電子排布式為

3d⁵4s²

，比較兩元素的I₂、I₃可知，氣態Mn²⁺再失去一個電子比氣態Fe²⁺再失去一個電子難．對此，你的解釋是

由Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能經由較穩定的3d⁵半充滿狀態轉變為不穩定的3d⁴狀態（或Fe²⁺轉化為Fe³⁺時，3d能級由不穩定的3d⁶狀態轉變為較穩定的3d⁵半充滿狀態）

．
（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具備的條件是

具有孤對電子

．
（3）三氯化鐵常溫下為固體，熔點282℃，沸點315℃，在300℃以上易升華，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際含有的Fe原子個數之比為

2：1

，其中體心立方晶胞空間利用率為

68%

．

Answer 1

分析：（1）根據核外電子排布規律書寫；原子軌道處于半滿、全滿、全空時能量更低穩定；
（2）①根據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，Fe原子或離子含有空軌道，配位體中的中心原子含有孤對電子；
（3）根據信息可知三氯化鐵的晶體為分子晶體；
（4）利用均攤法計算．

解答：解：（1）Mn元素為25號元素，核外電子排布式為[Ar]3d⁵4s²，所以價層電子排布式為3d⁵4s²，
由Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩定的3d⁵半充滿狀態轉為不穩定的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，
故答案為：3d⁵4s²；由Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩定的3d⁵半充滿狀態轉為不穩定的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）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具有孤對電子，故答案為：具有孤對電子；
（3）三氯化鐵，其熔點：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．符號分子晶體的特征，故為三氯化鐵分子晶體，
故答案為：分子；
（4）面心立方結構晶胞中鐵原子數為1+6×

1

2

=4；體心立方結構晶胞中鐵原子數為1+8×

1

8

=2，屬于兩種結構的鐵原子數之比為4：2=2：1，體心立方晶胞空間利用率為68%，
故答案為：2：1；68%．

點評：本題考查電子排布式、電離能、晶體性質、晶胞等，難度較大，是對知識與能力綜合考查，（4）是學生解答的難點．