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：

元素	Mn	Fe
電離能 /kJ·mol－1	I1	717	759
I2	1 509	1 561
I3	3 248	2 957

 

回答下列問題：

（1）Mn元素基態原子的價電子排布式為________，比較兩元素的I2、I3可知，氣態Mn2＋再失去一個電子比氣態Fe2＋再失去一個電子難。對此，你的解釋是____________________________________________________________。

（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。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________；②六氰合亞鐵離子[Fe（CN）64－]中的配體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結構式________。

（3）三氯化鐵常溫下為固體，熔點282 ℃，沸點315 ℃，在300 ℃以上易升華。據此判斷三氯化鐵晶體為________。

（4）金屬鐵的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如下圖所示。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________。

 

 

Answer 1

（1）3d54s2　由Mn2＋轉化為Mn3＋時，3d能級由較穩定的3d5半充滿狀態轉變為不穩定的3d4狀態需要的能量較多；而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半充滿狀態需要的能量相對要少

（2）①具有孤對電子　②sp1　N≡N

（3）分子晶體

（4）2∶1

【解析】（1）原子軌道處于全充滿或半充滿時能量較低，較穩定，故25Mn的價電子排布式為：3d54s2；Fe2＋轉化為Fe3＋時，3d能級由3d6轉變為較穩定的半充滿狀態3d5，而Mn2＋轉化為Mn3＋時，3d能級卻由較穩定的半充滿狀態3d5轉變為3d4，所以氣態Mn2＋再失一個電子比Fe2＋難。

（2）①形成配合物的中心原子要能提供空軌道，而配體中的分子或離子應能夠提供孤對電子；②配體CN－中碳氮以碳氮叁鍵相連，為直線形結構，碳原子的雜化軌道類型為sp1；CN－為14電子的離子，故與CO、N2等互為等電子體，但符合題意的是N2（因題中限定為單質分子）。

（3）FeCl3的熔、沸點較低，可知FeCl3晶體為分子晶體。

（4）利用“均攤法”計算，面心立方晶胞中實際含有Fe原子的個數為8×＋6×＝4，體心立方晶胞中實際含有Fe原子的個數為8×＋1＝2，故二者原

子個數之比為2∶1。